KR101839626B1 - Circulating Fluidized Bed Combustion System - Google Patents
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Abstract
발전 용량의 증가 및 보일러의 대형화에 효과적으로 대응할 수 있는 상부-지지형 구조를 가짐과 동시에 제조 비용의 절감 및 공간 활용 증대를 가능하게는 콤팩트한 지지 구조를 갖는 순환 유동층 연소 시스템이 개시된다. 본 발명의 순환 유동층 연소 시스템은, 다수의 기둥들, 상기 기둥들에 의해 지지되는 수평 지지대, 상기 수평 지지대에 매달려 있으며 연료가 유동화 및 연소되는 연소로, 상기 유동화된 연료의 연소로 인해 발생되는 배가스 및 고체 입자들을 상기 연소로로부터 받아 상기 배가스 및 상기 고체 입자들을 서로로부터 분리하는 분리기, 상기 분리기에 의해 상기 배가스로부터 분리된 상기 고체 입자들을 상기 연소로로 복귀시키는 리턴 시스템, 및 상기 고체 입자들로부터 분리된 후 상기 분리기로부터 배출되는 배가스를 위한 경로를 제공하는 덕트를 포함하되, 상기 수평 지지대에는 적어도 하나의 관통 홀이 형성되어 있고, 상기 덕트는 상기 관통 홀을 통과한 후 상기 수평 지지대의 길이 방향과 평행한 방향으로 길게 연장되어 있다.Disclosed is a circulating fluidized bed combustion system having a top-support structure capable of effectively coping with an increase in generating capacity and a boiler, and a compact support structure capable of reducing manufacturing cost and space utilization. A circulating fluidized bed combustion system of the present invention comprises a plurality of columns, a horizontal support supported by the columns, a combustion furnace suspended from the horizontal support and fueled and combusted, an exhaust gas generated by combustion of the fluidized fuel And a return system for returning the solid particles separated from the flue gas to the furnace by the separator, and a return system for returning the solid particles separated from the flue gas to the combustion furnace by the separator, And a duct for providing a path for exhaust gas discharged from the separator after being separated, wherein at least one through hole is formed in the horizontal support, and the duct passes through the through hole, As shown in Fig.
Description
본 발명은 순환 유동층 연소 시스템에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 발전 용량의 증가 및 보일러 대형화에 효과적으로 대응할 수 있는 상부-지지형 구조를 가짐과 동시에 제조 비용의 절감 및 공간 활용 증대를 가능하게는 콤팩트한 지지 구조를 갖는 순환 유동층 연소 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a circulating fluidized bed combustion system, and more particularly, to a circulating fluidized bed combustion system having a top-support type structure capable of effectively responding to an increase in power generation capacity and a boiler size, To a circulating fluidized bed combustion system having a support structure.
유동층 연소 방식은 화석 연료, 바이오매스 연료 등과 같은 고형 연료를 모래 및/또는 회재(ash)와 같은 층(bed) 물질과 함께 연소로 내에서 유동시키면서 연소시키는 방식이다. Fluidized bed combustion is a method in which a solid fuel such as a fossil fuel, a biomass fuel, etc. is combusted while flowing in a furnace together with a bed material such as sand and / or ash.
연소로 내로 유동화 가스가 분사됨으로써 상기 고형 연료와 층 물질이 유동화되면서 연소로 전역에서 균일하고 빠르게 혼합된다. 이렇게 유동화된 고형 연료 및 층 물질이 연소되면서 고온의 연소가스가 생성된다. 이렇게 생성된 연소가스는 가열된 공기와 함께 상기 연소로로부터 배출된다. 연소로로부터 배출된 상기 가열된 공기 및 고온의 연소가스의 혼합물[이하, '배가스(flue gas)'로 칭함]은 증기터빈을 구동시키기 위한 증기를 발생시키는데 이용된다.By injecting the fluidizing gas into the combustion furnace, the solid fuel and the layer material are fluidized and mixed uniformly and rapidly throughout the combustion furnace. This fluidized solid fuel and layer material is burned to produce a hot combustion gas. The combustion gas thus generated is discharged from the combustion furnace together with the heated air. A mixture of the heated air and the hot combustion gas discharged from the combustion furnace (hereinafter referred to as "flue gas") is used to generate steam for driving the steam turbine.
전형적으로, 유동층 연소 시스템에서 열 교환은 연소로 및 고온의 배가스가 통과하는 열 회수 섹션(heat recovery section)에서 각각 이루어진다. 상기 연소로의 벽들이 핀들(fins)에 의해 서로 결합된 튜브들을 포함하고, 상기 튜브들을 통해 흐르는 액체가 상기 연소로 내에서 발생한 열을 흡수한다. Typically, heat exchange in a fluidized bed combustion system occurs at a heat recovery section through which both the furnace and the hot exhaust gas pass. The walls of the furnace include tubes joined together by fins, and liquid flowing through the tubes absorbs heat generated in the furnace.
유동층 연소 방식은, 연소 반응이 빠르고, 일반 화력 연소 방식에 비해 조업 온도가 상대적으로 낮아서 질소산화물의 발생량이 적다는 장점을 갖는다.The fluidized bed combustion method has an advantage that the combustion reaction is fast and the operating temperature is relatively low as compared with the general thermal power combustion method, so that the amount of nitrogen oxide generated is small.
순환 유동층 연소 방식은 배가스와 함께 연소로로부터 배출되는 고체 입자들을 상기 배가스로부터 분리한 후 상기 연소로로 복귀시키는 방식이다.The circulating fluidized bed combustion system is a method in which solid particles discharged from a combustion furnace together with an exhaust gas are separated from the exhaust gas and returned to the combustion furnace.
일반적으로, 순환 유동층 연소 시스템은 연소로, 상기 연소로의 상부에 형성되어 있는 배출구에 연결되어 있는 분리기, 및 상기 분리기에서 상기 배가스로부터 분리된 고체 입자들의 순환을 위한 리턴 시스템을 포함한다. 상기 리턴 시스템은 상기 연소로의 하부에 형성되어 있는 유입구를 통해 상기 연소로와 유체 연통한다. 상기 분리기와 상기 리턴 시스템은 입자 순환 시스템을 구성한다.Generally, a circulating fluidized bed combustion system includes a combustion furnace, a separator connected to an outlet formed in the upper portion of the furnace, and a return system for circulating the solid particles separated from the exhaust gas in the separator. The return system is in fluid communication with the combustion furnace through an inlet formed in the lower portion of the furnace. The separator and the return system constitute a particle circulation system.
순환 유동층 연소 시스템은 연소로가 그 하부에서 지면에 의해 지지되는 하부-지지형 구조를 가질 수 있다. 하부-지지형 구조에서는 열팽창이 주로 하부로부터 위 방향으로 발생한다. The circulating fluidized bed combustion system may have a sub-support structure in which the furnace is supported by the ground at its bottom. In the lower-support structure, thermal expansion occurs mainly from the bottom to the top.
하부-지지형 구조에서는, 연소로의 전체 무게가 그 측벽들을 통해 그 하부로 전달되기 때문에 상기 측벽에 상당한 크기의 압축 응력이 가해지게 된다. 따라서, 대용량 발전을 위한 대형의 순환 유동층 연소 시스템을 이와 같은 하부-지지형 구조로 설계할 경우에는, 연소로의 측벽, 특히 상기 측벽을 구성하는 튜브들에 가해지는 기계적 하중을 세심히 고려하여야 하기 때문에 그 설계가 까다로울 뿐만 아니라, 상기 기계적 하중을 분산시키기 위한 별도의 수단이 요구되기 때문에 제조 비용이 상승하는 문제가 있다.In the lower-support structure, a considerable amount of compressive stress is applied to the sidewall because the entire weight of the furnace is transmitted through its sidewalls to its lower portion. Therefore, when a large-sized circulating fluidized bed combustion system for large-capacity power generation is designed with such a lower-support structure, the mechanical load applied to the sidewall of the furnace, particularly the tubes constituting the sidewall, must be carefully considered Not only is the design difficult, but also requires a separate means for dispersing the mechanical load, which raises the problem of increased manufacturing costs.
따라서, 특히 대형의 순환 유동층 연소 시스템의 경우에 있어서는, 주로 상부-지지형 구조가 채택된다. 상부-지지형 구조에서는, 열팽창이 주로 아래 방향으로 발생한다. 상부-지지형 구조는 일반적으로 하부-지지형 구조에 비해 조립이 간편하며, 연소의 측벽을 구성하는 튜브들은 연소로의 하중에 의해 야기되는 인장 응력을 쉽게 견딜 수 있다.Therefore, in the case of a large-sized circulating fluidized bed combustion system, mainly an upper-support type structure is adopted. In the top-support structure, thermal expansion occurs mainly in the downward direction. The upper-support structure is generally easier to assemble than the lower-support structure, and the tubes constituting the side walls of the combustion can withstand the tensile stress caused by the load of the furnace.
이러한 상부-지지형 구조의 순환 유동층 연소 시스템은 연소로가 매달리게 될 지지 구조(supporting structure)를 가지는데, 순환 유동층 연소 시스템의 발전 용량이 점점 커지는 경향에 따라, 즉 순환 유동층 연소 시스템의 연소로, 분리기, 열 회수 섹션 등이 대형화됨에 따라, 상기 지지 구조의 사이즈 및 무게도 점점 증가하고 있다. The circulating fluidized bed combustion system of this top-support type structure has a supporting structure to which the combustion furnace is to be suspended. As the generation capacity of the circulating fluidized bed combustion system tends to increase, that is, the combustion of the circulating fluidized bed combustion system, As the separator, the heat recovery section, and the like are enlarged, the size and weight of the support structure are also increasing.
이러한 지지 구조의 사이즈 및 무게의 증가는 재료 비용을 상승시키고 순환 유동층 연소 시스템의 제작을 복잡하게 한다. This increase in size and weight of the support structure increases the material cost and complicates the fabrication of the circulating fluidized bed combustion system.
따라서, 본 발명은 위와 같은 관련 기술의 제한 및 단점들에 기인한 문제점들을 방지할 수 있는 순환 유동층 연소 시스템에 관한 것이다.Accordingly, the present invention is directed to a circulating fluidized bed combustion system capable of preventing problems due to limitations and disadvantages of the related art.
본 발명의 일 관점은, 발전 용량의 증가 및 보일러의 대형화에 효과적으로 대응할 수 있는 상부-지지형 구조를 가짐과 동시에 제조 비용의 절감 및 공간 활용 증대를 가능하게는 콤팩트한 지지 구조를 갖는 순환 유동층 연소 시스템을 제공하는 것이다.One aspect of the present invention is to provide a circulating fluidized-bed combustion apparatus having a top-support structure capable of effectively coping with an increase in power generation capacity and a boiler, and a compact support structure capable of reducing manufacturing cost and increasing space utilization System.
본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술된 것이고, 부분적으로는 그러한 기술로부터 자명할 것이다. 또는, 본 발명의 실시를 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 이해될 수 있을 것이다. 본 발명의 목적들 및 다른 이점들은 발명의 상세한 설명 및 특허청구범위에서 특정된 구조에 의해 실현되고 달성될 것이다.Other features and advantages of the invention will be set forth in part in the description which follows, and in part will be obvious from the description. Alternatively, other features and advantages of the present invention may be understood through practice of the present invention. Objects and other advantages of the invention will be realized and attained by the structure particularly pointed out in the written description and claims of this invention.
위와 같은 본 발명의 일 관점에 따라, 다수의 기둥들; 상기 기둥들에 의해 지지되는 수평 지지대; 상기 수평 지지대에 매달려 있으며 연료가 유동화 및 연소되는 연소로; 상기 유동화된 연료의 연소로 인해 발생되는 배가스 및 고체 입자들을 상기 연소로로부터 받아 상기 배가스 및 상기 고체 입자들을 서로로부터 분리하는 분리기; 상기 분리기에 의해 상기 배가스로부터 분리된 상기 고체 입자들을 상기 연소로로 복귀시키는 리턴 시스템; 및 상기 고체 입자들로부터 분리된 후 상기 분리기로부터 배출되는 배가스를 위한 경로를 제공하는 덕트를 포함하되, 상기 수평 지지대에는 적어도 하나의 관통 홀이 형성되어 있고, 상기 덕트는 상기 관통 홀을 통과한 후 상기 수평 지지대의 길이 방향과 평행한 방향으로 길게 연장된 것을 특징으로 하는 순환 유동층 연소 시스템이 제공된다.According to one aspect of the present invention as described above, a plurality of pillars; A horizontal support supported by the pillars; A burner hanging from the horizontal support and fluidizing and burning the fuel; A separator for separating the flue gas and the solid particles from each other by receiving flue gas and solid particles generated from combustion of the fluidized fuel from the combustion furnace; A return system for returning the solid particles separated from the exhaust gas to the combustion furnace by the separator; And a duct for providing a path for the exhaust gas discharged from the separator after being separated from the solid particles, wherein at least one through hole is formed in the horizontal support, and the duct passes through the through hole And extends in a direction parallel to the longitudinal direction of the horizontal support member.
상기 수평 지지대의 길이 방향과 평행한 방향으로 길게 연장된 상기 덕트의 부분이 상기 수평 지지대에 의해 직접 지지될 수 있다.A portion of the duct extending in a direction parallel to the longitudinal direction of the horizontal support can be directly supported by the horizontal support.
상기 연소로는 한 쌍의 장측벽들(longer sidewalls) 및 한 쌍의 단측벽들(shorter sidewalls)를 갖고, 상기 수평 지지대의 길이 방향은 상기 연소로의 단측벽들과 평행할 수 있다.The combustion furnace has a pair of longer sidewalls and a pair of shorter sidewalls, and the longitudinal direction of the horizontal support may be parallel to the short side walls of the furnace.
상기 순환 유동층 연소 시스템은 한 쌍의 분리기들을 포함하고, 상기 한 쌍의 분리기들은 상기 연소로의 장측벽들 옆에 각각 배치되어 있고, 상기 수평 지지대에는 2개의 관통 홀들이 형성되어 있으며, 상기 덕트는 상기 2개의 관통 홀들을 각각 통과한 후 상기 한 쌍의 분리기들에 유체 연통하게 결합될 수 있다.Wherein the circulating fluidized bed combustion system includes a pair of separators, the pair of separators are disposed respectively adjacent to the long side walls of the combustion furnace, two horizontal through holes are formed in the horizontal support, And may be coupled in fluid communication with the pair of separators after passing through the two through holes.
위와 같은 일반적 서술 및 이하의 상세한 설명 모두는 본 발명을 예시하거나 설명하기 위한 것일 뿐으로서, 특허청구범위의 발명에 대한 더욱 자세한 설명을 제공하기 위한 것으로 이해되어야 한다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory only and are intended to provide further explanation of the invention as claimed.
본 발명의 순환 유동층 연소 시스템은 상부-지지형 구조를 갖기 때문에 발전 용량의 증가 및 보일러의 대형화에 효과적으로 대응할 수 있다.Since the circulating fluidized bed combustion system of the present invention has a top-support structure, it can effectively cope with the increase of the power generation capacity and the boiler size.
또한, 본 발명에 의하면, 보일러의 대형화로 인한 지지 구조의 사이즈 및 무게 증가가 억제됨으로써, 즉 지지 구조를 콤패트화함으로써, 제조 비용을 절감하고 공간 활용을 극대화할 수 있다.Further, according to the present invention, the size and weight increase of the support structure due to the enlargement of the boiler are suppressed, that is, the support structure is made compact, so that the manufacturing cost can be reduced and the space utilization can be maximized.
첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕고 본 명세서의 일부를 구성하기 위한 것으로서, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 순환 유동층 연소 시스템의 상부를 개략적으로 보여주는 평면도이고,
도 2는 도 1의 I-I' 라인을 따른 순환 유동층 연소 시스템의 수직 단면도이다.The accompanying drawings are included to provide a further understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of this specification, and, together with the description, serve to explain the principles of the invention.
1 is a plan view schematically showing an upper part of a circulating fluidized bed combustion system according to an embodiment of the present invention,
2 is a vertical cross-sectional view of a circulating fluidized bed combustion system along line II 'of FIG.
본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 다양한 변경 및 변형이 가능하다는 점은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위에 기재된 발명 및 그 균등물의 범위 내에 드는 변경 및 변형을 모두 포함한다. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the present invention encompasses all changes and modifications that come within the scope of the invention as defined in the appended claims and equivalents thereof.
'직접적 지지' 또는 '간접적 지지'와 같이 구체적으로 명시되지 않는 이상, 본 명세서에서 'A에 의해 지지된다'라 함은 A와의 물리적 접촉을 통한 직접적 지지는 물론이고, B라는 중간 매개물을 통한 간접적 지지도 포함하는 개념으로 이해되어야 한다.The term 'supported by A' in this specification refers to the direct support through physical contact with A, as well as indirect support through an intermediary medium B, unless explicitly stated as 'direct support' or 'indirect support' It should be understood as a concept that includes support.
이하에서는, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 순환 유동층 보일러 시스템을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the circulating fluidized bed boiler system of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 순환 유동층 연소 시스템의 상부를 개략적으로 보여주는 평면도이고, 도 2는 도 1의 I-I' 라인을 따른 순환 유동층 연소 시스템의 수직 단면도이다.FIG. 1 is a plan view schematically showing an upper part of a circulating fluidized bed combustion system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a vertical sectional view of a circulating fluidized bed combustion system along line I-I 'of FIG.
본 발명의 순환 유동층 연소 시스템은, 다수의 기둥들(110, 210), 상기 기둥들(110, 210)에 의해 지지되는 수평 지지대(130), 상기 수평 지지대(130)에 매달려 있으며 연료가 유동화 및 연소되는 연소로(10), 상기 유동화된 연료의 연소로 인해 발생되는 배가스 및 고체 입자들(이하, '연료 생성물'이라 통칭함)을 상기 연소로(10)로부터 받아 상기 배가스 및 상기 고체 입자들을 서로로부터 분리하는 분리기(20), 상기 연소로(10)에서 발생한 연소 생성물을 상기 분리기(20)로 전달하기 위한 도관(30), 상기 분리기(20)에 의해 상기 배가스로부터 분리된 상기 고체 입자들을 상기 연소로(10)로 복귀시키는 리턴 시스템(60), 상기 분리기(20)에서 상기 고체 입자들로부터 분리된 후 배출되는 상기 배가스를 위한 경로를 제공하는 덕트(40), 및 상기 덕트(40)로부터 공급되는 상기 배가스와 냉각 매체 사이의 열교환 작업이 수행되는 열 회수 섹션(50)을 포함한다.The circulating fluidized bed combustion system of the present invention comprises a plurality of
상기 수평 지지대(130)에는 적어도 하나의 관통 홀(H1)이 형성되어 있고, 상기 덕트(40)는 상기 관통 홀(H1)을 통과한 후 상기 수평 지지대(130)의 길이 방향과 평행한 방향으로 길게 연장되어 있다.At least one through-hole H1 is formed in the
선택적으로, 상기 수평 지지대(130)의 길이 방향과 평행한 방향으로 길게 연장된 상기 덕트(40)의 부분이 상기 수평 지지대(130)에 의해 직접 지지될 수 있다.Optionally, a portion of the
선택적으로, 상기 연소로(10)는 마주보는 한 쌍의 장측벽들(longer sidewalls)(12, 12') 및 마주보는 한 쌍의 단측벽들(shorter sidewalls)(11, 11')를 갖고, 상기 수평 지지대(130)의 길이 방향은 상기 연소로(10)의 단측벽들(11, 11')과 평행할 수 있다.Alternatively, the
또한, 상기 순환 유동층 연소 시스템은 한 쌍의 분리기들(20, 20')을 포함하고, 상기 한 쌍의 분리기들(20, 20')은 상기 연소로(10)의 장측벽들(12, 12') 옆에 각각 배치되어 있고, 상기 수평 지지대(130)에는 2개의 관통 홀들(H1, H2)이 형성되어 있으며, 상기 덕트(40)는 상기 2개의 관통 홀들(H1, H2)을 각각 통과한 후 상기 한 쌍의 분리기들(20, 20')에 유체 연통하게 결합될 수 있다.Further, the circulating fluidized bed combustion system includes a pair of
이하에서는, 도 1 및 도 2에 예시되어 있는 본 발명의 일 실시예에 의한 순환 유동층 연소 시스템을 더욱 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the circulating fluidized bed combustion system according to one embodiment of the present invention illustrated in FIGS. 1 and 2 will be described in more detail.
본 발명의 일 실시예에 의한 순환 유동층 연소 시스템은 대용량의 발전을 위한 것으로서, 하나의 연소로(10)에 최소한 3 쌍의 분리기들(20, 20')이 도관들(30, 30')을 통해 연결되어 있다. A circulating fluidized bed combustion system according to an embodiment of the present invention is for generating a large amount of power and at least three pairs of
구체적으로, 상기 연소로(10)는 한 쌍의 장측벽들(12, 12') 및 한 쌍의 단측벽들(11, 11')을 갖는다. 상기 장측벽들(12, 12') 및 단측벽들(11, 11')은 핀들(fins)에 의해 서로 결합된 튜브들을 포함하고, 상기 튜브들을 통해 흐르는 냉각 매체와 상기 연소로(10) 내의 연소 생성물 사이에 열 교환이 이루어진다.Specifically, the
각 쌍의 분리기들(20, 20') 중 제1 분리기(20)는 상기 장측벽들(12, 12') 중 제1 장측벽(12) 옆에 배치되고 제2 분리기(20')는 제2 장측벽(12') 옆에 배치된다.The
제1 장측벽(12) 옆에 배치된 다수의 제1 분리기들(20)은 상기 제1 장측벽(12)에 평행하게 일렬로 배치되어 있다. 상기 제1 분리기들(20)과 상기 제1 장측벽들(12) 사이에는 제1 도관들(30)이 배치되며, 상기 제1 분리기들(20) 각각은 상기 제1 도관(30)을 통해 상기 연소로(10)와 유체 연통하게 결합되어 있다.A plurality of first separators (20) disposed next to the first and second side walls (12) are arranged in a line parallel to the first long side wall (12).
이와 유사하게, 제2 장측벽(12) 옆에 배치된 다수의 제2 분리기들(20')은 상기 제2 장측벽(12')에 평행하게 일렬로 배치되어 있다. 상기 제2 분리기들(20')과 상기 제2 장측벽(12') 사이에는 제2 도관들(30')이 배치되며, 상기 제2 분리기들(20') 각각은 상기 제2 도관(30')을 통해 상기 연소로(10)와 유체 연통하게 결합되어 있다.Similarly, a plurality of second separators 20 'disposed next to the second
화석 연료, 바이오매스 연료 등과 같은 고형 연료가 상기 연소로(10) 내로 공급된다. 상기 고형 연료 외에도 석회석 등과 같은 특정 흡착제가 상기 연소로(10) 내로 주입될 수 있는데, 상기 고형 연료 및 흡착제는 공통 통로를 통해 또는 서로 별개의 통로들을 통해 상기 연소로(10) 내로 공급될 수 있다.Solid fuel such as fossil fuel, biomass fuel or the like is supplied into the
상기 연소로(10) 내로 주입된 고형 연료 및 흡착제는 상기 연소로(10)의 하부에 위치한 노즐들(미도시)로부터 위로 분출되는 유동화 가스에 의해 유동화된다. 상기 유동화 가스는 고형 연료의 연소를 더욱 촉진시킨다.The solid fuel and the adsorbent injected into the
상기 고형 연료의 연소에 의해 생성되는 연소 가스와 상기 연소에 의해 가열된 공기의 혼합물(이하, '배가스'로 칭함)은 대류 현상에 의해 상기 연소로(10) 내에서 위로 상승하면서 상기 고형 연료와 흡착제를 포함하는 고체 입자들의 일부를 포획한다. (Hereinafter referred to as "exhaust gas") of the combustion gas generated by the combustion of the solid fuel and the air heated by the combustion (hereinafter referred to as "exhaust gas") rises upward in the
이어서, 상기 배가스와 고체 입자들의 혼합물, 즉 연소 생성물은 상기 연소로(10)의 제1 및 제2 장측벽들(12, 12')의 상부에 형성된 다수의 배출구들을 통해 연소로(10) 밖으로 배출되고, 상기 제1 및 제2 도관들(30, 30')을 통해 상기 제1 및 제2 분리기들(20, 20')로 각각 전달된다.A mixture of the exhaust gas and the solid particles, that is, a combustion product, is discharged out of the
상기 분리기들(20, 20') 각각에 유입된 연소 생성물이 그 안에서 수직의 소용돌이를 형성하면서 고체 입자들이 원심력에 의해 분리기들(20, 20')의 내벽에 부딪힌 후 중력에 의해 낙하한다. 반면, 배가스는 상기 분리기들(20, 20') 내에서 위로 상승하면서 상기 분리기들(20, 20')의 상부에 형성되어 있는 배출구를 통해 상기 분리기들(20, 20')로부터 배출된다. The combustion products introduced into each of the
상기 분리기들(20, 20')로부터 배출되는 배가스는 덕트들(40)이 제공하는 경로를 따라 열 회수 섹션(50)으로 흘러들어간다. 도 2에 예시된 바와 같이, 각 쌍의 분리기들(20, 20')로부터 배출되는 배가스가 공통의 덕트(40)를 통해 열 회수 섹션(50)으로 흘러들어간다. 따라서, 상기 공통의 덕트(40)는 상기 연소로(10)의 위를 지나가며 상기 연소로(10)의 단측벽들(11, 11')과 평행한 방향으로 길게 연장되어 있다.The exhaust gas discharged from the
상기 열 회수 섹션(50)은 냉각 매체와 상기 덕트(40)를 통해 공급되는 상기 배가스 사이의 열교환 작업을 수행하는 열교환 수단(51)을 포함한다.The
한편, 상기 분리기들(20, 20')에 의해 상기 배가스로부터 분리된 상기 고체 입자들은 중력에 아래로 떨어지면서 리턴 시스템들(60, 60')로 유입된 후 연소로(10)로 복귀된다.Meanwhile, the solid particles separated from the exhaust gas by the
상기 리턴 시스템들(60, 60')은, 도 2에 예시된 바와 같이, 상기 분리기들(20, 20')로부터 제공된 고체 입자들로부터 열을 회수하기 위한 열교환부들(61, 61')을 포함할 수 있다. 선택적으로, 상기 리턴 시스템들(60, 60')은 상기 연소로(10)로부터 상기 분리기들(20, 20')로 고체 입자 및/또는 가스가 역류하는 것을 방지하기 위한 루프 씰(loop seal) 구조를 더 포함할 수 있다.The
위에서 살펴본 순환 유동층 연소 시스템의 주요 구성요소들, 즉 연소로(10), 분리기들(20, 20'), 도관들(30, 30'), 덕트들(40), 열 회수 섹션(50), 및 리턴 시스템들(60, 60')은 지지 구조에 의해 직접 또는 간접적으로 지지된 상태로 매달려 있다.The main components of the circulating fluidized bed combustion system as described above, namely the
통상의 상부-지지형 구조를 갖는 순환 유동층 연소 시스템의 경우, 연소로(10) 상부의 위치가 열 회수 섹션(50) 상부의 위치보다 현저히 낮음에도 불구하고 이들이 동일한 지지대 또는 동일한 높이에 위치한 지지대들에 각각 매달려 있기 때문에 재료비의 낭비 및 공간의 낭비를 초래하였다. In the case of a circulating fluidized bed combustion system having a conventional top-support structure, even though the position of the top of the
본 발명의 지지 구조는 재료비를 절감하고 공간 활용을 극대화할 수 있는 콤패트 구조를 가짐으로써 위와 같은 종래 기술의 문제점을 극복할 수 있다.The support structure of the present invention can overcome the problems of the prior art by having a composite structure that can reduce material cost and maximize space utilization.
이하에서는, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 지지 구조를 더욱 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the supporting structure of the present invention will be described in more detail with reference to Figs. 1 and 2. Fig.
본 발명의 지지 구조는 연소로(10), 분리기들(20, 20'), 도관들(30, 30'), 덕트들(40), 및 리턴 시스템들(60, 60')을 직접 또는 간접적으로 지지하기 위한 제1 지지 구조(100), 및 열 회수 섹션(50)을 지지하기 위한 제2 지지 구조(200)를 포함한다. The support structure of the present invention can be used to directly or indirectly connect the
상기 제1 지지 구조(100)는 다수의 제1 기둥들(110)을 포함하고, 상기 제2 지지 구조(200)는 다수의 제2 기둥들(210)을 포함한다. The
본 발명에 의하면, 상기 제1 기둥들(110)은 상기 제2 기둥들(210)에 비하여 작은 높이를 가질 뿐만 아니라, 아래에서 구체적으로 설명될 이유들로 인해 상기 제1 기둥들(110)의 상기 제2 기둥들(210)에 대한 상대적 높이가 최대한으로 낮아질 수 있어, 재료비 절감 및 공간의 활용이 극대화될 수 있다.According to the present invention, the
상기 제1 지지 구조(100)는 상기 제1 기둥들(110)의 상부를 연결하며 상기 연소로(10)의 장측벽들(12, 12')과 평행한 길이 방향을 갖는 제1 장방향 보조 수평 지지대(120), 상기 제2 기둥들(210) 사이에서 상기 제1 장방향 보조 수평 지지대(120)와 동일한 높이에 위치하며 상기 연소로(10)의 장측벽들(12, 12')과 평행한 길이 방향을 갖는 제1 장방향 보조 수평 지지대(120'), 및 상기 제1 및 제2 기둥들(110, 210) 사이에서 상기 제1 장방향 보조 수평 지지대(120)와 동일 또는 유사한 높이에 위치한 제1 단방향 보조 수평 지지대들(140)을 더 포함한다.The
또한, 본 발명의 제1 지지 구조(100)는 양단이 상기 제1 장방향 보조 수평 지지대들(120, 120')에 각각 연결되며 상기 연소로(10)의 단측벽들(11, 11')과 평행한 길이 방향을 갖는 제1 수평 지지대들(130)을 더 포함한다. 선택적으로, 다수의 제1 기둥들(110)이 상기 연소로(10)의 장측벽들(12, 12')과 평행한 방향으로 일렬로 배치되어 있고, 상기 제1 수평 지지대들(130)이 상기 제1 기둥들(110) 및 상기 제1 장방향 보조 수평 지지대(120')에 각각 연결되어 있을 수도 있다. 즉, 본 발명의 제1 수평 지지대들(130)은 제1 기둥들(110)에 의해 직접 또는 간접적으로 지지될 수 있다.The first supporting
본 발명에 의하면, 제1 행거들(310)에 의해 상기 연소로(10)가 상기 제1 수평 지지대들(130)에 매달려 있다. According to the present invention, the combustion furnace (10) is suspended by the first horizontal supports (130) by the first hanger (310).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 1 및 도 2에 예시된 바와 같이, 상기 제1 수평 지지대들(130)은 다수의 쌍들의 분리기들(20, 20')에 각각 대응하도록 위치하며, 각각의 제1 수평 지지대(130)에는 대응하는 제1 및 제2 분리기들(20, 20')에 대응하는 관통 홀들(H1, H2)이 형성되어 있다.According to one embodiment of the present invention, as illustrated in FIGS. 1 and 2, the first
상기 제1 및 제2 분리기들(20, 20')로부터 배출되는 배가스를 위한 경로를 제공하는 덕트(40)는 상기 제1 수평 지지대(130)의 관통 홀들(H1, H2)을 각각 통과한 후 상기 제1 수평 지지대(130)의 길이 방향과 평행한 방향[즉, 상기 연소로(10)의 단측벽들(11, 11')과 평행한 방향]으로 길게 연장된 후 상기 열 회수 섹션(50)에 유체 연통하게 결합한다. The
달리 표현하면, 상기 열 회수 섹션(50)에 결합된 상기 덕트(40)는 상기 제1 수평 지지대(130)의 길이 방향과 평행한 방향으로 길게 연장된 후 상기 제1 수평 지지대(130)의 관통 홀들(H1, H2)을 각각 통과한 후 상기 한 쌍의 분리기들(20, 20')에 유체 연통하게 결합한다.In other words, the
따라서, 본 발명의 제1 수평 지지대(130)는 상기 덕트(40) 및 열 회수 섹션(50)보다 높지 않은 곳에 위치하게 되기 때문에, 상기 제1 기둥들(110)의 상기 제2 기둥들(210)에 대한 상대적 높이가 최대한으로 낮아질 수 있어, 재료비 절감 및 공간의 활용이 극대화될 수 있다.Accordingly, since the first
선택적으로, 도 2에 예시된 바와 같이, 상기 제1 수평 지지대(130)의 길이 방향과 평행한 방향으로 길게 연장된 상기 덕트(40)의 부분이 상기 제1 수평 지지대(130)와 물리적 접촉을 하면서 그것에 의해 직접 지지되도록 함으로써 시스템의 전체 지지 메카니즘이 더욱 공고해질 수 있다.Alternatively, as illustrated in FIG. 2, a portion of the
한편, 상기 제2 지지 구조(200)는 상기 제2 기둥들(210)의 상부들을 연결하는 제2 장방향 보조 수평 지지대들(220) 및 제2 단방향 보조 수평 지지대들(240)을 포함한다. 상기 제2 장방향 보조 수평 지지대들(220)은 상기 연소로(10)의 장측벽들(12, 12')과 평행한 길이 방향을 갖고, 제2 단방향 보조 수평 지지대들(240)은 상기 연소로(10)의 단측벽들(11, 11')과 평행한 길이 방향을 갖는다.Meanwhile, the second supporting
또한, 상기 제2 지지 구조(200)는 양단이 상기 제2 장방향 보조 수평 지지대들(200)에 각각 연결되며 상기 연소로(10)의 단측벽들(11, 11')과 평행한 길이 방향을 갖는 제2 수평 지지대들(230)을 더 포함한다. The
선택적으로, 다수의 제2 기둥들(210)이 상기 열 회수 섹션(50)을 기준으로 양측에 각각 배치되되, 각 측의 제2 기둥들(210)이 상기 연소로(10)의 장측벽들(12, 12')과 평행한 방향으로 일렬로 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 제2 수평 지지대들(230) 각각은 그 양단을 통해 대응하는 제2 기둥들(210)의 상부에 각각 연결될 수 있다.Alternatively, a plurality of
상기 열 회수 섹션(50)은 제2 행거들(320)에 의해 상기 제2 수평 지지대들(230)에 매달린다.The
선택적으로, 상기 제2 지지 구조(200)는 상기 연소로(10)의 장측벽들(12, 12')과 평행한 길이 방향을 가지며 상기 제2 수평 지지대들(230) 위에 얹혀져 있는 적어도 하나의 장방향 수평 지지대(250)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 열 회수 섹션(50)이 제2 및 제3 행거들(320, 330)에 의해 상기 제2 수평 지지대들(230) 및 장방향 수평 지지대(250)에 매달리도록 함으로써, 시스템의 전체 지지 메카니즘을 더욱 강화할 수 있다.Alternatively, the
이상에서 살펴본 본 발명의 순환 유동층 연소 시스템은 상부-지지형 구조를 갖기 때문에 발전 용량의 증가 및 보일러의 대형화에 효과적으로 대응할 수 있을 뿐만 아니라, 보일러의 대형화로 인한 지지 구조의 사이즈 및 무게 증가를 억제하기 위하여 지지 구조를 콤패트화함으로써, 그 제조 비용이 절감되고 공간 활용이 극대화될 수 있다.Since the circulating fluidized bed combustion system of the present invention having the above-described upper-support structure can effectively cope with the increase of the power generation capacity and the boiler size, the size and weight increase of the support structure due to the enlargement of the boiler can be suppressed By making the support structure compact, the manufacturing cost can be reduced and space utilization can be maximized.
10: 연소로 20, 20': 분리기
30, 30': 도관 40: 덕트
50: 열 회수 섹션 60: 리턴 시스템
100: 제1 지지 구조 110: 제1 기둥
120: 제1 장방향 보조 수평 지지대 130: 제1 수평 지지대
140: 제1 단방향 보조 수평 지지대
200: 제2 지지 구조 210: 제2 기둥
220: 제2 장방향 보조 수평 지지대 230: 제2 수평 지지대
240: 제2 단방향 보조 수평 지지대 250: 장방향 수평 지지대
310: 제1 행거 320: 제2 행거
330: 제3 행거10:
30, 30 ': conduit 40: duct
50: heat recovery section 60: return system
100: first supporting structure 110: first pillar
120: Chapter 1 Directional auxiliary horizontal support 130: First horizontal support
140: 1st unidirectional auxiliary horizontal support
200: second supporting structure 210: second pillar
220: Chapter 2 Directional auxiliary horizontal support 230: Second horizontal support
240: Second unidirectional auxiliary horizontal support 250: Longitudinal horizontal support
310: first hangers 320: second hangers
330: Third hanger
Claims (4)
상기 기둥들에 의해 지지되는 수평 지지대;
상기 수평 지지대에 매달려 있으며 연료가 유동화 및 연소되는 연소로;
상기 유동화된 연료의 연소로 인해 발생되는 배가스 및 고체 입자들을 상기 연소로로부터 받아 상기 배가스 및 상기 고체 입자들을 서로로부터 분리하는 분리기;
상기 분리기에 의해 상기 배가스로부터 분리된 상기 고체 입자들을 상기 연소로로 복귀시키는 리턴 시스템; 및
상기 고체 입자들로부터 분리된 후 상기 분리기로부터 배출되는 배가스를 위한 경로를 제공하는 덕트를 포함하되,
상기 수평 지지대에는 적어도 하나의 관통 홀이 형성되어 있고,
상기 분리기는 상기 연소로의 장측벽들 옆에 각각 배치되어 있는 한 쌍의 분리기인 제1분리기 및 제2분리기를 포함하며,
상기 덕트는 상기 관통 홀을 통과한 후 상기 수평 지지대의 길이 방향과 평행한 방향으로 길게 연장되고,
상기 덕트보다 높지 않은 곳에 위치한 수평 지지대는 상기 수평 지지대를 지지하는 기둥들의 높이가 최대한으로 낮아지도록 상기 제1분리기 및 상기 제2분리기 사이에 배치된 덕트 전체의 아래 부분에 접촉되어 상기 제1분리기 및 상기 제2분리기 사이에 배치된 덕트 전체를 직접 지지하는 것을 특징으로 하는 순환 유동층 연소 시스템.A plurality of columns;
A horizontal support supported by the pillars;
A burner hanging from the horizontal support and fluidizing and burning the fuel;
A separator for separating the flue gas and the solid particles from each other by receiving flue gas and solid particles generated from combustion of the fluidized fuel from the combustion furnace;
A return system for returning the solid particles separated from the exhaust gas to the combustion furnace by the separator; And
A duct for separating the solid particles from the solid particles and providing a path for the exhaust gas discharged from the separator,
At least one through hole is formed in the horizontal support,
The separator includes a first separator and a second separator, which are a pair of separators disposed respectively adjacent to long side walls of the furnace,
The duct extending long in a direction parallel to the longitudinal direction of the horizontal support after passing through the through hole,
A horizontal support positioned less than the duct contacts the lower portion of the entire duct disposed between the first and second separators such that the height of the posts supporting the horizontal support is minimized, And directly supports the entire ducts disposed between the first separator and the second separator.
상기 연소로는 한 쌍의 장측벽들(longer sidewalls) 및 한 쌍의 단측벽들(shorter sidewalls)를 갖고,
상기 수평 지지대의 길이 방향은 상기 연소로의 단측벽들과 평행한 것을 특징으로 하는 순환 유동층 연소 시스템.The method according to claim 1,
The furnace has a pair of longer sidewalls and a pair of shorter sidewalls,
And the longitudinal direction of the horizontal support is parallel to the short side walls of the combustion furnace.
상기 수평 지지대에는 2개의 관통 홀들이 형성되어 있으며,
상기 덕트는 상기 2개의 관통 홀들을 각각 통과한 후 상기 제1분리기 및 상기 제2분리기에 유체 연통하게 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 순환 유동층 연소 시스템.The method of claim 3,
The horizontal support member is formed with two through holes,
Wherein the duct is connected to the first separator and the second separator in fluid communication after passing through the two through holes.
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