KR101768717B1 - 산소 점화 순환유동층의 주 산화제 공급 시스템 - Google Patents

산소 점화 순환유동층의 주 산화제 공급 시스템 Download PDF

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마크 씨. 고든
데이비드 엘. 크래프트
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더 뱁콕 앤드 윌콕스 컴퍼니
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Abstract

본 발명은 산소-점화 순환유동층(CFB) 보일러에 주 산화제를 공급하는 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 스템과 하나 이상의 배출 구멍을 갖춘 버블캡으로 이루어진 다수의 버블캡 조립체를 구비하되, 각각의 버블캡은 스템을 매개로 하여 하나 이상의 풍상에 연결되며, 상기 풍상은 하나 이상의 매니폴드에 수용된다. 다수의 파이프가 구비되며, 각각의 파이프는 버블캡의 배출 단부에, 그 위에 혹은 그 아래에 위치된 개방 단부와 상기 풍상 내에 위치된 매니폴드에 연결된 반대쪽 단부를 갖춰 버블캡의 조립체 내에 위치된다. 재생가스는 풍상으로 스템으로 이송되고, CFB 내에 버블캡에 위치된 배출 구멍으로 배출된다. 산소는 매니폴드를 통해 파이프를 지나가고, 버블캡 내에 위치된 배출 구멍으로 배출된다. 파이프는 파이프 내로 고온의 입자가 유입되는 사고를 방지하기 위해 개방 단부에 안착된 수단을 추가로 구비할 수 있는데, 차단층이 파이프의 개방 단부의 근접 부위와 그 위에 안착되거나 하방으로 방향설정된 개구 단부를 갖출 수 있다. 단열캡은 또한 버블캡 내부에 안착될 수 있는데, 고온 층 물질에 노출된 버블캡 외부면과 산소와 접촉하는 버블캡의 내부면 사이에 열 전도도를 줄인다.

Description

산소 점화 순환유동층의 주 산화제 공급 시스템 {PRIMARY OXIDANT FEED TO OXY-FIRED CIRCULATING FLUIDIZED BED}
본 발명은 일반적으로 산업 또는 전기 발전설비에 사용되는 순환유동층(circulating fluidized bed; 이하 CFB) 반응기 혹은 보일러의 분야에 대한 것으로, 특히 CFB의 바닥(floor)을 관통하여 층 물질(bed material)의 유동화를 제공하도록 주 산화제 공급에 관한 것이다.
화석연료를 연소하는 공기(산소-연소 혹은 산소-점화로 알려져 있음)를 대신하여 재생가스와 산소의 혼합물이 사용되는 연소공정은 온실가스, 특히 이산화탄소(CO2)의 배출을 감축시켜 지구온난화를 완화하는 수단으로 주목을 끌고 있다. 공기에 함유된 질소를 재생가스로의 대체는 연도가스 내에 CO2의 농도를 높이는 결과를 가져오며, 반대로 지하 혹은 수중에 저장하기 위한 CO2의 격리비용을 줄이게 된다.
산소-연소 분야에서, CFB 보일러는 미분탄(pulverized coal; PC) 보일러보다 많은 장점을 갖는다. CFB에서 가열된 물질의 벌크는 순환층 물질로 기술되기 때문에, 산소-연소의 경우에 "일반적인" 노 온도는 PC 유닛에 비해서 감소된 가스 재순환(다시 말하자면, 산화제 흐름 내에 고농도 산소)로 달성될 수 있다. 이는 연도가스의 체적유량을 줄이게 하며, 반대로 유닛 크기와 전력 소모를 절약한다.
전형적인 공기 점화 CFB 노(爐)는 2개의 공기 흐름; 즉 주 공기와 보조 공기를 사용한다. 노 바닥을 관통하여 공급되는 주 공기는 층 물질의 유동화를 제공하고 노의 하부에 연소를 유지한다. 보조 공기는 통상적으로 노 바닥 위로 소정의 높이(대부분의 경우에 10~20 피트 사이)에서 서로 마주보게 위치된 노의 열을 통해 공급된다. 공기를 대신하여 통상적으로 산소와 재생 연도가스로 이루어진 증가된 산소 농도로 된 산화제를 사용하는 산소-연소의 경우에서, "주 공기"와 "보조 공기"의 용어는 "주 산화제" 및 "보조 산화제"의 용어로 대체될 수 있다.
이의 장점에 따라, CFB에 산소-연소는 (잠재적으로 노 풍상(風箱;wind box)으로 역이동(backshifting)하는) 고온 고체의 연소를 초래하고 고온의 산소 흐름이 풍상으로 공급된다. 산소-연소 CFB를 개시 및 중단은 종래 방식(다시 말하자면, 공기-연소)에서 실행되어야만 하기 때문에, 공기-연소와 산소-연소 점화방식 사이에서 전환이 강조되어야만 한다.
본 발명은 고온 고체와 고 산소 흐름의 조합으로 일어나는 안정성 문제점을 최소화하고 산소-점화 CFB 보일러를 위한 공기-연소와 산소-연소 점화방식 사이에서의 전환을 강조한다.
따라서, 본 발명의 일 양상은, 버블캡과, 스템, 하나 이상의 배출 구멍, 내부면, 및 외부면을 구비한 다수의 버블캡 조립체와; 자체공급될 산화제를 가지며, 상기 다수의 버블캡 조립체의 각 스템에 연결되고, 하나 이상의 매니폴드(manifold)를 구비한 하나 이상의 풍상(windbox); 상기 각각의 버블캡 조립체에 위치되고, 상기 각각의 버블캡 조립체의 하나 이상의 배출 구멍에 혹은 그 아래에 위치된 개방 단부를 구비하며, 개별적인 풍상 내에 수용된 하나 이상의 매니폴드에 반대쪽 단부를 연결하는 다수의 파이프; 상기 하나 이상의 풍상에서 각각의 버블캡 조립체의 스템을 통해 그리고 각 버블캡 조립체의 하나 이상의 배출 구멍을 통해 CFB(순환유동층) 내로 독립적으로 이송되고, 미국 고압가스협회(CGA)에서 발행한 현재 규정에 명기된 한계치를 초과하지 않는 단위 부피당 산소의 농도를 갖는 제어된 제1공급 산화제; 및 상기 하나 이상의 매니폴드를 통해 다수의 파이프와 다수의 버블캡 조립체 내로 독립적으로 이송하고, 상기 제어된 제1공급 산화제와 혼합하여 상기 버블캡의 하나 이상의 배출 구멍으로 배출하며, 미국 고압가스협회에서 발행한 현재 규정에 명기된 적어도 한계치의 단위 부피당 산소의 농도를 갖는 제어된 제2공급 산화제;로 이루어진, 산소-점화 순환유동층 보일러에 주 산화제를 공급하는 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 다른 양상은, 버블캡과, 스템, 하나 이상의 배출 구멍, 내부면, 및 외부면을 구비한 다수의 버블캡 조립체와; 자체 제어공급된 산화제를 가지며, 상기 다수의 버블캡 조립체의 각 스템에 연결되고, 하나 이상의 매니폴드를 구비한 하나 이상의 풍상; 상기 각각의 버블캡 조립체에 위치되고, 상기 각각의 버블캡 조립체의 하나 이상의 배출 구멍에 혹은 그 위에 위치된 개방 단부를 구비하며, 개별적인 풍상 내에 수용된 하나 이상의 매니폴드에 반대쪽 단부를 연결하는 다수의 파이프; 상기 하나 이상의 풍상에서 각각의 버블캡 조립체의 스템을 통해 그리고 각 버블캡 조립체의 하나 이상의 배출 구멍을 통해 CFB 내로 독립적으로 이송되고, 미국 고압가스협회에서 발행한 현재 규정에 명기된 한계치를 초과하지 않는 단위 부피당 산소의 농도를 갖는 제어된 제1공급 산화제; 및 상기 하나 이상의 매니폴드를 통해 다수의 파이프와 다수의 버블캡 조립체 내로 독립적으로 운송하고, 상기 제어된 제1공급 산화제와 혼합하여 상기 버블캡의 하나 이상의 배출 구멍으로 배출하며, 미국 고압가스협회에서 발행한 현재 규정에 명기된 적어도 한계치의 단위 부피당 산소의 농도를 갖는 제어된 제2공급 산화제;로 이루어진, 산소-점화 순환유동층 보일러에 주 산화제를 공급하는 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 양상은, 버블캡과, 스템, 하나 이상의 배출 구멍, 내부면, 및 외부면을 구비한 다수의 버블캡 조립체와; 자체 제어공급된 산화제를 가지며, 상기 다수의 버블캡 조립체의 각 스템에 연결되고, 하나 이상의 매니폴드를 구비한 하나 이상의 풍상; 상기 각각의 버블캡 조립체에 위치되고, 상기 각각의 버블캡 조립체의 하나 이상의 배출 구멍에 혹은 그 아래에 위치된 개방 단부를 구비하며, 개별적인 풍상 내에 수용된 하나 이상의 매니폴드에 반대쪽 단부를 연결하는 다수의 파이프; 상기 다수의 버블캡의 내부면과 외부면 사이에 열 전도도를 줄이도록 되어 있고, 상기 버블캡 내부에 적당하게 위치되어 있는 단열캡; 상기 하나 이상의 풍상에서 각각의 버블캡 조립체의 스템을 통해 그리고 각 버블캡 조립체의 하나 이상의 배출 구멍을 통해 CFB 내로 독립적으로 이송되고, 미국 고압가스협회에서 발행한 현재 규정에 명기된 한계치를 초과하지 않는 단위 부피당 산소의 농도를 갖는 제어된 제1공급 산화제; 및 상기 하나 이상의 매니폴드를 통해 다수의 파이프와 다수의 버블캡 조립체 내로 독립적으로 이송되고, 상기 제어된 제1공급 산화제와 혼합하여 상기 버블캡의 하나 이상의 배출 구멍으로 배출하며, 미국 고압가스협회에서 발행한 현재 규정에 명기된 적어도 한계치의 단위 부피당 산소의 농도를 갖는 제어된 제2공급 산화제;로 이루어진, 산소-점화 순환유동층 보일러에 주 산화제를 공급하는 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 양상은, 버블캡과, 스템, 하나 이상의 배출 구멍, 내부면, 및 외부면을 구비한 다수의 버블캡 조립체와; 자체 제어공급된 산화제를 가지며, 상기 다수의 버블캡 조립체의 각 스템에 연결되고, 하나 이상의 매니폴드를 구비한 하나 이상의 풍상; 상기 각각의 버블캡 조립체에 위치되고, 상기 각각의 버블캡 조립체의 하나 이상의 배출 구멍에 혹은 그 위에 위치된 개방 단부를 구비하며, 개별적인 풍상 내에 수용된 하나 이상의 매니폴드에 반대쪽 단부를 연결하는 다수의 파이프; 상기 다수의 버블캡의 내부면과 외부면 사이에 열 전도도를 줄이도록 되어 있고, 상기 버블캡 내부에 적당하게 위치되어 있는 단열캡; 상기 하나 이상의 풍상에서 각각의 버블캡 조립체의 스템을 통해 그리고 각 버블캡 조립체의 하나 이상의 배출 구멍을 통해 CFB 내로 독립적으로 이송되고, 미국 고압가스협회에서 발행한 현재 규정에 명기된 한계치를 초과하지 않는 단위 부피당 산소의 농도를 갖는 제어된 제1공급 산화제; 및 상기 하나 이상의 매니폴드를 통해 다수의 파이프와 다수의 버블캡 조립체 내로 독립적으로 이송되고, 상기 제어된 제1공급 산화제와 혼합하여 상기 버블캡의 하나 이상의 배출 구멍으로 배출하며, 미국 고압가스협회에서 발행한 현재 규정에 명기된 적어도 한계치의 단위 부피당 산소의 농도를 갖는 제어된 제2공급 산화제;로 이루어진, 산소-점화 순환유동층 보일러에 주 산화제를 공급하는 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 또 다른 양상은, 버블캡과, 스템, 하나 이상의 배출 구멍, 내부면, 및 외부면을 구비한 다수의 버블캡 조립체를 구비하는 단계와; 자체공급될 산화제를 가지며, 상기 다수의 버블캡 조립체의 각 스템에 연결되고, 하나 이상의 매니폴드를 구비한 하나 이상의 풍상를 구비하는 단계; 상기 각각의 버블캡 조립체에 위치되고, 상기 각각의 버블캡 조립체의 하나 이상의 배출 구멍에, 그 위에 혹은 그 아래에 위치된 개방 단부를 구비하며, 개별적인 풍상 내에 수용된 하나 이상의 매니폴드에 반대쪽 단부를 연결하는 다수의 파이프를 구비하는 단계; 상기 하나 이상의 풍상에서 각각의 버블캡 조립체의 스템을 통해 그리고 각 버블캡 조립체의 하나 이상의 배출 구멍을 통해 CFB 내로 독립적으로 이송되고, 미국 고압가스협회(CGA)에서 발행한 현재 규정에 명기된 한계치를 초과하지 않는 단위 부피당 산소의 농도를 갖는 제어된 제1공급 산화제를 구비하는 단계; 및 상기 하나 이상의 매니폴드를 통해 다수의 파이프와 다수의 버블캡 조립체 내로 독립적으로 이송하고, 상기 제어된 제1공급 산화제와 혼합하여 상기 버블캡의 하나 이상의 배출 구멍으로 배출하며, 미국 고압가스협회에서 발행한 현재 규정에 명기된 적어도 한계치의 단위 부피당 산소의 농도를 갖는 제어된 제2공급 산화제를 구비하는 단계;를 포함하며, 상기 CFB 보일러의 개시, 중단, 및 저부하 운전 도중에는 상기 제어공급될 제1산화제만이 공급되고, 상기 제어공급될 제2산화제는 공급되지 않으며, 고부하 운전 도웅에는 상기 제어공급될 제1 및 제2산화제가 공급되는, 산소-점화 순환유동층 보일러에 주 산화제를 공급하는 시스템을 운전하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 다양한 새로운 특징은 특히 본 명세서의 일부를 형성하고 첨부된 청구범위에 기재된다. 본 발명의 이해와 작동상 장점 및 이의 사용을 달성될 잇점을 위해서, 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부도면과 상세한 설명을 참조로 하여 기술된다.
이상 본 발명의 설명에 의하면, 본 발명은 불순물과 고산소 유입을 제한하여 안정성을 확보하도록 되어 있다.
도 1은 주 산화제를 도해한 본 발명에 따른 CFB 보일러의 하부의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 버블캡(bubble cap)의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 버블캡의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 버블캡의 단면도이다.
본 발명은 일반적으로 전력 발생 설비에서 사용되는 CFB 반응기 혹은 보일러의 분야에 관한 것으로, 특히 산소-점화 CFB에 주 산화제를 공급하는 시스템에 관한 것이다.
여기서 사용되듯이, CFB 보일러는 연소공정이 일어나는 CFB 반응기 혹은 연소기로 기술되어 사용될 것이다. 한편, 본 발명은 열이 만들어질 수 있는 수단으로 특히 CFB 연소기를 사용하는 보일러 혹은 증기 발생기에 안내되는바, 본 발명은 다른 유형의 CFB 반응기에서 용이하게 적용될 수 있다. 예컨대, 본 발명은 연소 공정 이외의 화학반응에 적용될 수 있는 연소공정에서 발생하는 가스/고체 혼합물은 추가 공정을 위해서 반응기에 공급된다.
도면을 참조로 하면, 유사 참조부호는 여러 도면에 걸쳐서 동일하거나 기능적으로 유사한 부재에 부여되며, 특히 도 1에서, CFB 보일러의 하부의 단면도가 도시되되, 스템(2;stem, 여기서는 버블캡 조립체로 불려지고 함께 구비됨)을 매개로 하여 풍상(3)에 연결된 버블캡(1)의 열로 이루어진다. 각각의 버블캡(1)은 하나 이상의 배출구멍(4)을 갖는다. 산소-연소방식의 운전 중에, 재생가스(5)는 풍상(3)으로 제어되어 공급되고, 추가로 CFB(6) 내에 스템(2)을 지나 버블캡(1)을 통과한다. 산소(7)는 매니폴드(8;manifold)로 제어되어 공급되고, 추가로 버블캡(1)에 대응하여 병합된 각각의 스템(2) 내부에 위치된 파이프(9)를 통과한다. 여러 평행한 매니폴드(8)는 구비된 풍상(3) 내에 위치될 수 있는바, 각각의 매니폴드는 다수의 파이프(9)에 공급된다. 산소는 버블캡 조립체 내에 구비된 파이프(9)로 배출되며, 재생가스(5)와 혼합되어 CFB(6)에서 배출된다.
소정의 산소 농도가 본 발명의 실행으로 관찰되어야 한다. 특히, 산소(7)는 풍상(3)에 미국 고압가스협회(CGA)에서 발행된 현 규정으로 명기된 한계치를 초과하지 않는 단위 부피당 산소 농도를 갖도록 공급되는 것이 바람직하다. 또한, 산소(7)는 매니폴드(8)에 미국 고압가스협회에서 발행된 현 규정으로 명기된 한계치의 단위 부피당 산소 농도를 갖도록 공급되는 것이 바람직하다. 현 규정은 산소 파이프라인 시스템, 4판, CGA- G4.4-2003 (EIGA Doc. 13/02)에 대하여 단위 부피당 산소의 농도는 28% 이다.
공기-연소방식의 운전 중에, 공기(10)는 풍상(3)으로 제어되어 공급되고, 산소-연소방식의 운전 도중에 재생가스(5)와 동일한 경로로 안내된다. 몇몇 경우에서, 재생가스(5)는 여전히 공기-연소방식의 운전 도중에 풍상(3)으로 한계량을 공급할 수 있다. 하지만, 통상적으로 공기(10)만이 공기-연소방식의 운전 도중에 공급될 것이며; 산소(7)는 공기-연소방식의 운전 중에는 매니폴드(8)를 통해 공급되지 않을 것이다.
풍상(3)은 전반적인 CFB(6) 아래에서 연장되어 있는 단일형 챔버로 형성될 수 있다. 이 경우에 있어서, 재생가스 및/또는 공기의 자체 제어공급을 갖춘 여러 풍상(3)이 사용될 것이다. 이와 일치되게, 이 경우에 있어서, 각각의 풍상(3)은 파이프(9)에 산소(7)를 공급하기 위해 자체 매니폴드(8)를 설치한다.
CFB 노의 바닥은 기밀성 멤브레인으로 만들어질 수 있는바, 전형적으로 CFB(6)를 수용하는 노와 풍상(3)을 분리하는 수냉식 멤브레인일 수 있다. 또한, 버블캡의 배출구멍 아래에 정체된 층 물질의 표면일 수 있으며, 층 물질은 노 바로 아래에 위치된 호퍼(도시되지 않음)로 유지된다. 이러한 경우에, 풍상(3)은 대형 직경(통상적으로 18~36인치)의 파이프(도시되지 않음)이거나, 재생가스(5) 또는 공기(10) 혹은 혼합물을 버블캡(1)에 공급하는 평행한 대형 직경의 파이프(도시되지 않음)일 수 있다. 각각의 파이프는 파이프(9)에 산소(8)를 공급하도록 하나 이상의 매니폴드(8)를 설치할 것이다. 파이프에 재생가스 및/또는 공기의 흐름은 각각의 파이프로 분리되어 제어될 수 있거나 평행한 모든 파이프에 전체 흐름이 파이프들 사이에서 균일한 분배가 성취되도록 구비된다. 동일한 선택은 매니폴드(8), 다시 말하자면 각 매니폴드에 개별적인 산소의 흐름 혹은 전체 흐름으로써 제어하여 배출한다.
기밀성 멤브레인으로 노에서 분리된 챔버로 만들어지거나 호퍼에 층 물질 내로 함침된 파이프로 되어 있는, 각각의 풍상(3)이 산소 측정 탐침(20)을 장착한다.
버블캡 및 스템을 위한 개별적인 실시예들은 도 2 내지 도 4에 도시되되, 특정 부품을 나타내는 부호는 도 1에 동일한 부품의 부호와 동일하다.
파이프(9)의 단부는 버블캡 조립체, 다시 말하자면 스템(2) 혹은 버블캡(1) 내에서 배출구멍(4)에 혹은 아래에 혹은 그 위에 위치될 수 있다. 버블캡 조립체 내로 산소(7)용 배출 개구부를 하방으로 하여 파이프(9) 내로 고온의 입자 주입 가능성을 줄인다. 여기서 사용되듯이, 하방이라는 용어는 수평에서 적어도 약 5도, 적어도 10도, 또는 적어도 15도, 심지어 적어도 20도의 각도를 갖는 것을 의미한다. 만약 층 물질의 입자가 CFB(6)에 진동으로 발생될 수 있는 배출 구멍(4)을 통해 버블캡 조립체로 들어가면, 이들은 스템(2)을 따라서 아래로 떨어질 것이다. 하방의 산소(7)용 배출 개구부는 다양한 수단으로 달성될 수 있지만, 이에 국한되지 않고 파이프(9)의 상부, 스템(2)의 상부에 임의의 적당한 수단(예컨대, 용접, 나사체결, 압입 끼워맞춤(pressed-fitted) 등)을 매개로 장착될 차단층(25;debris shield)을 구비하거나 하방으로 만곡된 파이프(도시되지 않음)으로 달성된다. 차단층(25)는 루버(louvere) 배열로 금속 핀을 구비할 수 있다. 이 기술분야에 숙련자들에게 널리 알려져 있는 다른 선택이 파이프(9)로 고온의 입자가 주입되지 않도록 사용될 수도 있다.
산소와 버블캡(1)의 재질 사이에 화학반응(부식 혹은 연소)의 잠재성을 줄이기 위해서, 버블캡은 단열캡(30)의 특징을 가질 수 있다. 단열캡(30)은 버블캡(1) 내에 적당히 위치된다. 단열캡(30)은 고온의 층 물질에 노출된 버블캡(1)의 외부면(35)과 산소(7)와 접촉하는 내부면(40) 사이에 열 전도도를 줄일 수 있다. 버블캡(1)의 내부면 온도의 감소는 버블캡(1) 재질과 산소(7) 사이에 화학반응을 방지하는 데에 도움을 줄 것이다. 버블캡(1) 및/또는 스템(2)용 고급(high grade) 스테인레스강 혹은 비금속 재질을 사용할 수 있다. 산소와 화학반응도가 작은 재질(스테인레스강, 세라믹 등)이 풍상과 산소 매니폴드(8) 파이핑의 라이닝 혹은 구조에 사용될 수도 있다.
보일러를 개시하고 저부하 작동 중에, 공기(10)만이 스템(2)과 버블캡(1)에 연이어진 풍상(3)을 통해 층으로 공급된다. 전체 부하 중 40% 정도에서, 산소는 공기(10)를 대신하여 재생가스(5)를 매니폴드(8)와 파이프(9)를 통해 공급을 시작한다. 산소(7)는 파이프(9)로 빠져나가고 버블캡(1)과 스템(2)의 버블캡 조립체 내에 재생가스(5)와 혼합되며, 혼합물이 배출 구멍(4)을 통해 CFB(6)로 들어온다. 보일러의 부하감소 및 운전 중단을 위해서는, 일련의 과정이 역반응을 일으킨다.
저부하 운전시 공기-연소방식의 운전 동안에 약 21%에서 고부하 운전시 산소-연소방식의 운전 동안에 약 50~60%까지 구멍(4)을 통해 흐르는 매질에 산소 부피농도의 변화는 비교적 협소한 범위에서 유동하는 매질의 유속을 유지하도록 한다. 이는 반대로 전체 부하에서 최적값에 근접한 배출 구멍(4)에서 속도를 유지한다. 최적속도는 배출 구멍(4)을 가로지르는 높은 압력강하에 기인하지 않아서 전력 소모를 줄이고, 지나치게 저속을 피하여서 실제로 버블캡 조립체 내로 고온 물질의 역이동될 가능성을 줄이고 안정성과 신뢰성을 높이게 된다.
만약 버블캡(1)에 배출 구멍(4)이 층 물질로 막히고 산소(7)가 풍상(3)으로 유동하면, 산소의 농도가 높아져 탐침(20)으로 감지될 것이며 대응동작(알람, 산소 흐름 감소 등)이 취해질 것이다. 만약 풍상(3)에서의 산소 농도가 현재 수준보다 초과하면, 대응하는 매니폴드(8)에 흐름이 차단된다.
본 발명의 특정 실시예가 도시되고 본 발명의 원리와 적용을 도해하여 상세하게 기술하되, 본 발명은 이에 국한되지 않으며 본 발명은 이 원리에서 벗어나지 않게 실시될 수 있다. 본 발명의 몇 실시예에서, 본 발명의 임의의 특징이 다른 특징의 대응하는 사용 없이도 장점으로 종종 사용되었다. 따라서, 모든 변형 및 실시예들은 다음의 청구범위의 범주 내에 있다.

Claims (30)

  1. 버블캡과, 스템, 하나 이상의 배출 구멍, 내부면, 및 외부면을 구비한 다수의 버블캡 조립체,
    자체공급될 산화제를 가지며, 상기 다수의 버블캡 조립체의 각 스템에 연결되고, 하나 이상의 매니폴드(manifold)를 구비한 하나 이상의 풍상(windbox),
    상기 각각의 버블캡 조립체에 위치되고, 상기 각각의 버블캡 조립체의 하나 이상의 배출 구멍에 혹은 그 아래에 위치된 개방 단부를 구비하며, 개별적인 풍상 내에 수용된 하나 이상의 매니폴드에 반대쪽 단부를 연결하는 다수의 파이프,
    상기 하나 이상의 풍상에서 각각의 버블캡 조립체의 스템을 통해 그리고 각 버블캡 조립체의 하나 이상의 배출 구멍을 통해 CFB(순환유동층) 내로 독립적으로 이송되고, 부피당 28% 산소를 초과하지 않는 단위 부피당 산소의 농도를 갖는 제어된 제1공급 산화제 및
    상기 하나 이상의 매니폴드를 통해 다수의 파이프와 다수의 버블캡 조립체 내로 독립적으로 이송하고, 상기 제어된 제1공급 산화제와 혼합하여 상기 버블캡의 하나 이상의 배출 구멍으로 배출하며, 적어도 28%의 단위 부피당 산소의 농도를 갖는 제어된 제2공급 산화제로 이루어지고,
    상기 각각의 다수의 버블캡 조립체에서 상기 다수의 파이프의 각각의 개방 단부로부터 상기 제어된 제2공급 산화제의 배출 방향은 하방으로 방향 설정되어 있는 산소-점화 순환유동층 보일러에 주 산화제를 공급하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    다수의 파이프의 각각의 개방 단부로부터 배출 방향이 파이프의 개방 단부에 부착된 차단층에 의해 하방으로 방향 설정되어 있는 산소-점화 순환유동층 보일러에 주 산화제를 공급하는 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 각각의 풍상은 산소 측정 탐침을 장착하고 있는 산소-점화 순환유동층 보일러에 주 산화제를 공급하는 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 버블캡의 내부면과 스템은 고급 스테인레스강으로 만들어지거나 코팅되어 있는 산소-점화 순환유동층 보일러에 주 산화제를 공급하는 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 버블캡의 내부면과 스템은 하나 이상의 비금속 재질로 만들어지거나 코팅되어 있는 산소-점화 순환유동층 보일러에 주 산화제를 공급하는 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 풍상과 다수의 파이프는 스테인레스강으로 만들어지거나 라이닝되어 있는 산소-점화 순환유동층 보일러에 주 산화제를 공급하는 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 풍상과 다수의 파이프는 하나 이상의 비금속 재질로 만들어지거나 라이닝되어 있는 산소-점화 순환유동층 보일러에 주 산화제를 공급하는 시스템.
  8. 버블캡과, 스템, 하나 이상의 배출 구멍, 내부면, 및 외부면을 구비한 다수의 버블캡 조립체,
    자체 제어공급된 산화제를 가지며, 상기 다수의 버블캡 조립체의 각 스템에 연결되고, 하나 이상의 매니폴드를 구비한 하나 이상의 풍상,
    상기 각각의 버블캡 조립체에 위치되고, 상기 각각의 버블캡 조립체의 하나 이상의 배출 구멍에 혹은 그 위에 위치된 개방 단부를 구비하며, 개별적인 풍상 내에 수용된 하나 이상의 매니폴드에 반대쪽 단부를 연결하는 다수의 파이프,
    상기 하나 이상의 풍상에서 각각의 버블캡 조립체의 스템을 통해 그리고 각 버블캡 조립체의 하나 이상의 배출 구멍을 통해 CFB 내로 독립적으로 이송되고, 부피당 28% 산소를 초과하지 않는 단위 부피당 산소의 농도를 갖는 제어된 제1공급 산화제 및
    상기 하나 이상의 매니폴드를 통해 다수의 파이프와 다수의 버블캡 조립체 내로 독립적으로 운송하고, 상기 제어된 제1공급 산화제와 혼합하여 상기 버블캡의 하나 이상의 배출 구멍으로 배출하며, 적어도 28%의 단위 부피당 산소의 농도를 갖는 제어된 제2공급 산화제로 이루어지고,
    상기 각각의 다수의 버블캡 조립체에서 상기 다수의 파이프의 각각의 개방 단부로부터 상기 제어된 제2공급 산화제의 배출 방향은 하방으로 방향 설정되어 있는 산소-점화 순환유동층 보일러에 주 산화제를 공급하는 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    다수의 파이프의 각각의 개방 단부로부터 배출 방향이 파이프의 개방 단부에 부착된 차단층에 의해 하방으로 방향 설정되어 있는 산소-점화 순환유동층 보일러에 주 산화제를 공급하는 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 각각의 풍상은 산소 측정 탐침을 장착하고 있는 산소-점화 순환유동층 보일러에 주 산화제를 공급하는 시스템.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 다수의 버블캡의 내부면과 스템은 고급 스테인레스강으로 만들어지거나 코팅되어 있는 산소-점화 순환유동층 보일러에 주 산화제를 공급하는 시스템.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 다수의 버블캡의 내부면과 스템은 하나 이상의 비금속 재질로 만들어지거나 코팅되어 있는 산소-점화 순환유동층 보일러에 주 산화제를 공급하는 시스템.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 하나 이상의 풍상과 다수의 파이프는 스테인레스강으로 만들어지거나 라이닝되어 있는 산소-점화 순환유동층 보일러에 주 산화제를 공급하는 시스템.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 하나 이상의 풍상과 다수의 파이프는 하나 이상의 비금속 재질로 만들어지거나 라이닝되어 있는 산소-점화 순환유동층 보일러에 주 산화제를 공급하는 시스템.
  15. 버블캡과, 스템, 하나 이상의 배출 구멍, 내부면, 및 외부면을 구비한 다수의 버블캡 조립체,
    자체 제어공급된 산화제를 가지며, 상기 다수의 버블캡 조립체의 각 스템에 연결되고, 하나 이상의 매니폴드를 구비한 하나 이상의 풍상,
    상기 각각의 버블캡 조립체에 위치되고, 상기 각각의 버블캡 조립체의 하나 이상의 배출 구멍에 혹은 그 아래에 위치된 개방 단부를 구비하며, 개별적인 풍상 내에 수용된 하나 이상의 매니폴드에 반대쪽 단부를 연결하는 다수의 파이프,
    상기 다수의 버블캡의 내부면과 외부면 사이에 열 전도도를 줄이도록 되어 있고, 상기 버블캡 내부에 위치되어 있는 단열캡,
    상기 하나 이상의 풍상에서 각각의 버블캡 조립체의 스템을 통해 그리고 각 버블캡 조립체의 하나 이상의 배출 구멍을 통해 CFB 내로 독립적으로 이송되고, 부피당 28% 산소를 초과하지 않는 단위 부피당 산소의 농도를 갖는 제어된 제1공급 산화제 및
    상기 하나 이상의 매니폴드를 통해 다수의 파이프와 다수의 버블캡 조립체 내로 독립적으로 이송되고, 상기 제어된 제1공급 산화제와 혼합하여 상기 버블캡의 하나 이상의 배출 구멍으로 배출하며, 적어도 28%의 단위 부피당 산소의 농도를 갖는 제어된 제2공급 산화제로 이루어지고,
    상기 각각의 다수의 버블캡 조립체에서 상기 다수의 파이프의 각각의 개방 단부로부터 상기 제어된 제2공급 산화제의 배출 방향은 하방으로 방향 설정되어 있는 산소-점화 순환유동층 보일러에 주 산화제를 공급하는 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    다수의 파이프의 각각의 개방 단부로부터 배출 방향이 파이프의 개방 단부에 부착된 차단층에 의해 하방으로 방향 설정되어 있는 산소-점화 순환유동층 보일러에 주 산화제를 공급하는 시스템.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 각각의 풍상은 산소 측정 탐침을 장착하고 있는 산소-점화 순환유동층 보일러에 주 산화제를 공급하는 시스템.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 다수의 버블캡의 내부면과 스템은 고급 스테인레스강으로 만들어지거나 코팅되어 있는 산소-점화 순환유동층 보일러에 주 산화제를 공급하는 시스템.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 다수의 버블캡의 내부면과 스템은 하나 이상의 비금속 재질로 만들어지거나 코팅되어 있는 산소-점화 순환유동층 보일러에 주 산화제를 공급하는 시스템.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 하나 이상의 풍상과 다수의 파이프는 스테인레스강으로 만들어지거나 라이닝되어 있는 산소-점화 순환유동층 보일러에 주 산화제를 공급하는 시스템.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 하나 이상의 풍상과 다수의 파이프는 하나 이상의 비금속 재질로 만들어지거나 라이닝되어 있는 산소-점화 순환유동층 보일러에 주 산화제를 공급하는 시스템.
  22. 버블캡과, 스템, 하나 이상의 배출 구멍, 내부면, 및 외부면을 구비한 다수의 버블캡 조립체,
    자체 제어공급된 산화제를 가지며, 상기 다수의 버블캡 조립체의 각 스템에 연결되고, 하나 이상의 매니폴드를 구비한 하나 이상의 풍상,
    상기 각각의 버블캡 조립체에 위치되고, 상기 각각의 버블캡 조립체의 하나 이상의 배출 구멍에 혹은 그 위에 위치된 개방 단부를 구비하며, 개별적인 풍상 내에 수용된 하나 이상의 매니폴드에 반대쪽 단부를 연결하는 다수의 파이프,
    상기 다수의 버블캡의 내부면과 외부면 사이에 열 전도도를 줄이도록 되어 있고, 상기 버블캡 내부에 위치되어 있는 단열캡,
    상기 하나 이상의 풍상에서 각각의 버블캡 조립체의 스템을 통해 그리고 각 버블캡 조립체의 하나 이상의 배출 구멍을 통해 CFB 내로 독립적으로 이송되고, 부피당 28% 산소를 초과하지 않는 단위 부피당 산소의 농도를 갖는 제어된 제1공급 산화제 및
    상기 하나 이상의 매니폴드를 통해 다수의 파이프와 다수의 버블캡 조립체 내로 독립적으로 이송되고, 상기 제어된 제1공급 산화제와 혼합하여 상기 버블캡의 하나 이상의 배출 구멍으로 배출하며, 적어도 28%의 단위 부피당 산소의 농도를 갖는 제어된 제2공급 산화제로 이루어지고,
    상기 각각의 다수의 버블캡 조립체에서 상기 다수의 파이프의 각각의 개방 단부로부터 상기 제어된 제2공급 산화제의 배출 방향은 하방으로 방향 설정되어 있는 산소-점화 순환유동층 보일러에 주 산화제를 공급하는 시스템.
  23. 제22항에 있어서,
    다수의 파이프의 각각의 개방 단부로부터 배출 방향이 파이프의 개방 단부에 부착된 차단층에 의해 하방으로 방향 설정되어 있는 산소-점화 순환유동층 보일러에 주 산화제를 공급하는 시스템.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 각각의 풍상은 산소 측정 탐침을 장착하고 있는 산소-점화 순환유동층 보일러에 주 산화제를 공급하는 시스템.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 다수의 버블캡의 내부면과 스템은 고급 스테인레스강으로 만들어지거나 코팅되어 있는 산소-점화 순환유동층 보일러에 주 산화제를 공급하는 시스템.
  26. 제22항에 있어서,
    상기 다수의 버블캡의 내부면과 스템은 하나 이상의 비금속 재질로 만들어지거나 코팅되어 있는 산소-점화 순환유동층 보일러에 주 산화제를 공급하는 시스템.
  27. 제22항에 있어서,
    상기 하나 이상의 풍상과 다수의 파이프는 스테인레스강으로 만들어지거나 라이닝되어 있는 산소-점화 순환유동층 보일러에 주 산화제를 공급하는 시스템.
  28. 제22항에 있어서,
    상기 하나 이상의 풍상과 다수의 파이프는 하나 이상의 비금속 재질로 만들어지거나 라이닝되어 있는 산소-점화 순환유동층 보일러에 주 산화제를 공급하는 시스템.
  29. 버블캡과, 스템, 하나 이상의 배출 구멍, 내부면, 및 외부면을 구비한 다수의 버블캡 조립체를 구비하는 단계,
    자체공급될 산화제를 가지며, 상기 다수의 버블캡 조립체의 각 스템에 연결되고, 하나 이상의 매니폴드를 구비한 하나 이상의 풍상를 구비하는 단계,
    상기 각각의 버블캡 조립체에 위치되고, 상기 각각의 버블캡 조립체의 하나 이상의 배출 구멍에, 그 위에 혹은 그 아래에 위치된 개방 단부를 구비하며, 개별적인 풍상 내에 수용된 하나 이상의 매니폴드에 반대쪽 단부를 연결하는 다수의 파이프를 구비하는 단계,
    상기 하나 이상의 풍상에서 각각의 버블캡 조립체의 스템을 통해 그리고 각 버블캡 조립체의 하나 이상의 배출 구멍을 통해 CFB 내로 독립적으로 이송되고, 부피당 28% 산소를 초과하지 않는 단위 부피당 산소의 농도를 갖는 제어된 제1공급 산화제를 구비하는 단계 및
    상기 하나 이상의 매니폴드를 통해 다수의 파이프와 다수의 버블캡 조립체 내로 독립적으로 이송하고, 상기 제어된 제1공급 산화제와 혼합하여 상기 버블캡의 하나 이상의 배출 구멍으로 배출하며, 적어도 28%의 단위 부피당 산소의 농도를 갖는 제어된 제2공급 산화제를 구비하는 단계를 포함하며,
    상기 CFB 보일러의 개시, 중단, 및 저부하 운전 도중에는 상기 제어공급될 제1산화제만이 공급되고, 상기 제어공급될 제2산화제는 공급되지 않으며, 고부하 운전 도웅에는 상기 제어공급될 제1 및 제2산화제가 공급되고,
    다수의 파이프의 각각의 개방 단부로부터 배출 방향이 파이프의 개방 단부에 부착된 차단층에 의해 하방으로 방향 설정되어 있는 산소-점화 순환유동층 보일러에 주 산화제를 공급하는 시스템을 운전하는 방법.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 다수의 버블캡의 내부면과 외부면 사이에 열 전도도를 줄이도록 되어 있고, 상기 버블캡 내부에 위치되어 있는 단열캡을 추가로 포함하는 방법.







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