KR101589990B1

KR101589990B1 - 건식저회처리의 석탄화력발전소용 보일러 비회 재연소 시스템

Info

Publication number: KR101589990B1
Application number: KR1020140193595A
Authority: KR
Inventors: 김윤석; 정재훈
Original assignee: 한국중부발전(주)
Priority date: 2014-12-30
Filing date: 2014-12-30
Publication date: 2016-01-29

Abstract

본 발명은 건식저회처리의 석탄화력발전소용 보일러 비회 재연소 시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 건식저회처리 방식의 석탄화력발전소 보일러 내부에서 석탄이 연소 된 후 절탄기 및 전기집진기에서 포집된 고 미연분의 석탄회를 성토제 등의 원료로 재활용하기 위하여 건식저회처리 보일러의 하부 호퍼로 이송하여 재연소에 의해 미연분을 제거하고 저회로 재활용하기 위한 건식저회처리의 석탄화력발전소용 보일러 비회 재연소 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 보일러에서 석탄이 연소되어 발생되는 석탄회를 원심분리기를 이용하여 탄소성분을 분리하는 고 미연분 석탄회 분리부; 상기 고 미연분 석탄회 분리부에서 분리된 고 미연분 석탄회를 저장하는 사일로; 상기 사일로에 저장된 석탄회를 보일러 하부의 호퍼로 이송하기 위한 이송부; 및 상기 고 미연분 석탄회의 입도제어 및 보일러 하부의 고 미연분 석탄회의 이송량을 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

건식저회처리의 석탄화력발전소용 보일러 비회 재연소 시스템{Fly ash re-burning system for Dry bottom ash coal-fired Boiler}

본 발명은 건식저회처리의 석탄화력발전소용 보일러 비회 재연소 시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 건식저회처리 방식의 석탄화력발전소 보일러 내부에서 석탄이 연소 된 후 절탄기 및 전기집진기에서 포집된 고 미연분의 석탄회를 성토제 등의 원료로 재활용하기 위하여 건식저회처리 보일러의 하부 호퍼로 이송하여 재연소에 의해 미연분을 제거하고 저회로 재활용하기 위한 건식저회처리의 석탄화력발전소용 보일러 비회 재연소 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 제한적이진 않지만 석탄을 주원료로 하는 화력발전소에서는 석탄의 연소후 다량의 석탄재 또는 석탄회가 발생된다. 이 같은 석탄회는 콘크리트 혼화제, 건축물 경량제, 성토제와 같은 분야에 다량 재활용이 가능하나, 그 석탄회중에는 또한, 예컨대 5% 내지 20%의 다량의 미연소 탄소가 잔존하고 있어 석탄회의 재활용에 장애요소가 되고 있다. 한편, 석탄회를 전술된 바와 같은 용도로 재활용하기 위해서는 석탄회에 포함되는 미연소 탄소가 약 3% 이하로 유지되어야 하는 것으로 입증되어 있다.

이에 따라, 석탄회를 재활용하기 위해서는 석탄회에서 미연소탄소를 분리해야 하는바, 이 같은 미연소탄소를 분리해내는 방법 중 가장 널리 이용되고 있는 방법으로서 입도의 크기를 이용하여 분리하는 원심분리법과 마찰대전을 이용하는 정전분리방법이 있다.

이와 같이 석탄회에서 미연분의 탄소 성분을 분리해내기 위한 기술들이 다양하게 개발되고 있는데, 이와 관련된 기술로는 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10- 0383361호 "석탄회 처리시스템", 등록번호 제10-0596034호 "화력발전소의 고순도 및 미립 석탄회 회수장치", 등록실용신안공보 등록번호 제20-0191617호 "석탄회의 미연탄소분 분리를 위한 마찰대전 원심분리장치" 등이 있으며, 분리된 석탄회의 재연소와 관련된 기술로 대한민국 공개특허공보 등록번호 제10 -2011-0014484호 "화력발전소에 적용되는 석탄회의 재연소 시스템"이 출원되어 있다.

그러나 현재까지 개발된 기술들은 기존 습식저회처리 방식의 화력발전소 보일러에 적합한 설계방식을 적용하여 보일러 내부 온도 분포상 1400K 이상의 고온의 온도분포를 보이는 상부 버너로 고 미연분의 석탄회를 이송한 뒤 재연소시켜 비회로 재활용하는 방식을 채택하고 있어 석탄회의 유동에 따른 보일러 튜브의 마모 및 클링커 발생 등의 문제를 유발할 수 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 보일러 상부 버너로 고 미연분의 석탄회를 공급하지 않고 건식 저회처리 보일러 하부의 호퍼부로 고 미연분의 석탄회를 공급하여 보일러 하부로 낙하된 저회와 함께 재연소 시킨 후 저회처리설비 이송계통을 이용하여 저회와 혼합 후 재활용을 하는 건식저회처리의 석탄화력발전소용 보일러 비회 재연소 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 보일러에서 석탄이 연소되어 발생되는 석탄회를 원심분리기를 이용하여 탄소성분을 분리하는 고 미연분 석탄회 분리부; 상기 고 미연분 석탄회 분리부에서 분리된 고 미연분 석탄회를 저장하는 사일로; 상기 사일로에 저장된 석탄회를 보일러 하부의 호퍼로 이송하기 위한 이송부; 및 상기 고 미연분 석탄회의 입도제어 및 보일러 하부의 고 미연분 석탄회의 이송량을 제어하는 제어부를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 보일러 및 고 미연분 석탄회 분리부 사이에는 석탄회로부터 정제회와 고 미연분의 석탄회를 분리하는 포집부를 더 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 보일러는, 일측에 보일러의 전열면을 가열하고 난 연도 가스에 의하여 보일러 급수를 가열하는 절탄기를 더 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 포집부와 상기 절탄기 사이에 연료의 연소 또는 공정 중 발생하는 질소산화물을 제거하기 위한 배연 탈질설비가 개재되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 포집부와 연소 가스가 배출되는 굴뚝사이에 황산화물을 석회석 슬러리에 흡수반응시켜 제거하고 부산물로 석고를 발생시키는 배연 탈황설비가 개재되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 건식저회처리의 석탄화력발전소용 보일러 비회 재연소 시스템에 의하면, 고 미연분 석탄회의 재연소를 통해 보일러의 운전 효율이 증대되는 효과를 가져 연료사용량이 감소되므로 경제성이 높아지는 효과가 있다.

또한, 석탄회의 활용도가 증대되어 석탄회를 매립하게 되는 회사장의 규모가 축소될 수 있어 회사장 사용 용적 부하가 감소되어 회사장 증축 비용도 획기적으로 절감되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 건식저회처리의 석탄화력발전소용 보일러 비회 재연소 시스템을 개략적으로 나타낸 모식도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공 되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명의 건식저회처리의 석탄화력발전소용 보일러 비회 재연소 시스템을 상세히 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 건식저회처리의 석탄화력발전소용 보일러 비회 재연소 시스템은, 보일러(50)에서 석탄이 연소되어 발생되는 석탄회를 원심분리기를 이용하여 탄소성분을 분리하는 고 미연분 석탄회 분리부(10)가 구비된다.

한편, 상기 보일러(50)에는 절탄기(51)가 구비된다. 상기 절탄기(51)는, 보일러(50)의 전열면을 가열하고 난 연도 가스에 의하여 보일러 급수를 가열하는 장치로서, 열 이용률의 증가로 인한 연료 소비량의 감소, 증발량의 증가, 보일러 몸체에 일어나는 열응력의 경감 및 스케일이 감소된다.

한편, 상기 보일러(50) 및 고 미연분 석탄회 분리부(10) 사이에는 석탄회로부터 정제회와 고 미연분의 석탄회를 분리하는 포집부(60)가 더 구비된다. 상기 포집주(60)는, 화력발전소의 화력발전설비로 구성되는 전기집진기로 구성될 수 있다.

한편, 상기 포집부(60)와 절탄기(51) 사이에는 배연 탈질설비(70)가 개재되는데, 상기 배연 탈질설비(70)는, 연료의 연소 또는 공정 중 발생하는 질소산화물을 제거하기 위한 것으로, 주로 환원제를 사용하여 배기가스 중에 포함된 질소산화물을 무해한 N2와 H2O로 환원하는 방법이 사용된다. 환원제로는 무수암모니아, 암모니아수, 요소수 등이 사용된다.

한편, 상기 포집부(60)와 연소된 가스가 배출되는 굴뚝(80)사이에는 배연 탈황설비(90)가 개재된다. 상기 배연 탈황설비(90)는, 석탄, 석유 등 화석연료가 연소될 때 발생되는 황산화물(SOx)을 석회석 슬러리에 흡수반응시켜 제거하고 부산물로 석고를 발생시키는 설비이다.

한편, 상기 고 미연분 석탄회 분리부(10)에서 분리된 고 미연분 석탄회를 저장하는 사일로(20)가 구비된다.

한편, 상기 사일로(20)에 저장된 석탄회를 보일러 하부의 호퍼로 이송하기 위한 이송부(30)가 구비된다.

따라서 상기 사일로(20)에서 저장된 고 미연분 석탄회는 이송부(30)를 통하여 보일러(50)의 하부호퍼로 이송되며, 이송된 고 미연분 석탄회와 보일러(50)에서 연소된 후 낙하되는 저회를 재연소 시킨 후 저회처리장치(52)로 이송된 재연소 전회는 고 미연분 석탄회와 혼합하여 다시 재활용을 하게 되는 것이다.

한편, 고 미연분 분리기(10)에서 고 미연분 석탄회를 분리하고 남는 비회는 비회 저장소(11)로 이송된다. 따라서 비회 저장소(11)로 이송된 비회는 시멘트 첨가제 또는 콘크리트 첨가제 등으로 재활용 될 수 있게 된다.

한편, 상기 고 미연분 석탄회의 입도제어 및 보일러 하부의 고 미연분 석탄회의 이송량을 제어하는 제어부(40)가 구비된다.

따라서 저장된 석탄회를 보일러(50) 하부의 호퍼로 이송하는 양의 제어, 이송부(30)의 속도의 제어 및 고 미연분 석탄회 분리부(10)의 입도 등을 제어하게 된다.

이상에서 설명된 본 발명의 건식저회처리의 석탄화력발전소용 보일러 비회 재연소 시스템의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10 : 고 미연분 석탄회 분리기 11 : 비회 저장소
20 : 사일로 30 : 이송부
40 : 제어부 50 : 보일러
51 : 절탄기 52 : 저회처리장치
60 : 포집부 70 : 배연 탈질설비
80 : 굴뚝 90 : 배연 탈황설비

Claims

보일러(50)에서 석탄이 연소되어 발생되는 석탄회를 원심분리기를 이용하여 탄소성분을 분리하는 고 미연분 석탄회 분리부(10);
상기 고 미연분 석탄회 분리부(10)에서 분리된 고 미연분 석탄회를 저장하는 사일로(20);
상기 사일로(20)에 저장된 석탄회를 보일러 하부의 호퍼로 이송하기 위한 이송부(30); 및
상기 고 미연분 석탄회의 입도제어 및 보일러 하부의 고 미연분 석탄회의 이송량을 제어하는 제어부(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 건식저회처리의 석탄화력발전소용 보일러 비회 재연소 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 보일러(50) 및 고 미연분 석탄회 분리부(10) 사이에는 석탄회로부터 정제회와 고 미연분의 석탄회를 분리하는 포집부(60)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건식저회처리의 석탄화력발전소용 보일러 비회 재연소 시스템.
제2 항에 있어서,
상기 보일러(50)는,
일측에 보일러(50)의 전열면을 가열하고 난 연도 가스에 의하여 보일러 급수를 가열하는 절탄기(51)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄화력발전소용 보일러 비회 재연소 시스템.
제3 항에 있어서,
상기 포집부(60)와 상기 절탄기(51) 사이에 연료의 연소 또는 공정 중 발생하는 질소산화물을 제거하기 위한 배연 탈질설비(70)가 개재되는 것을 특징으로 하는 석탄화력발전소용 보일러 비회 재연소 시스템.
제2 항에 있어서,
상기 포집부(60)와 연소 가스가 배출되는 굴뚝(80)사이에 황산화물을 석회석 슬러리에 흡수반응시켜 제거하고 부산물로 석고를 발생시키는 배연 탈황설비(90)가 개재되는 것을 특징으로 하는 석탄화력발전소용 보일러 비회 재연소 시스템.