KR101895382B1 - 순환유동층 보일러 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 순환유동층 보일러 시스템은, 연소실의 내측벽에 구비된 워터 튜브와 워터 튜브의 하부에 형성된 내화재 코팅부 사이의 경계부 주변으로 공기를 분사함으로써, 상기 경계부에서 상기 워터 튜브의 마모를 방지할 수 있으므로 내구성 및 신뢰성이 향상될 수 있다. 또한, 연소실의 하부에서 측방향으로 공급되는 공기를 분기하여 경계부로 공급함으로써, 다단 연소 조건을 형성하여 질소산화물 형성을 최소화할 수 있다.

Description

순환유동층 보일러 시스템{Circulating fluidized bed boiler system}

본 발명은 순환유동층 보일러 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연소로의 내구성을 향상시킬 수 있는 순환유동층 보일러 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 순환 유동층 보일러 시스템은, 화석 연료, 바이오매스 연료 등의 고형 연료를 모래 등의 층(bed) 물질(또는 순환매체)과 함께 연소실(Furnace), 사이클론(Cyclone), 룹실(Loopseal) 및 연소실을 순환하면서 증기를 생산하는 시스템이다. 순환 유동층 보일러 시스템은, 강력한 혼합력과 열전달 특성을 바탕으로 석탄 등의 화석연료 뿐만 아니라 바이오매스까지 다양한 연료를 연소시킬 수 있다. 또한, 순환 유동층 보일러 시스템은 기존 보일러와 달리 지속적으로 열을 순환시켜 연료를 완전 연소시키기 때문에 친환경 발전 설비이다.

종래의 순환유동층 보일러 시스템의 연소실의 내주면에는 물이 통과하는 튜브가 구비되고, 상기 튜브의 하부에는 고열로 인한 상기 튜브의 손상을 방지하기 위한 내화재가 코팅되어 있다. 그러나, 상기 튜브에서 상기 내화재가 코팅되지 않은 상부 표면과 상기 내화재가 코팅된 부분 사이에 단차가 형성된다. 따라서, 상기 단차부에서 보텍스(Vortex)가 형성되고, 고속으로 회전하는 순환매체가 보텍스에 의해 튜브의 표면을 마모시키는 현상이 발생되어 결국 튜브가 파열되는 현상이 발생된다. 상기 튜브가 파열되면, 보일러의 작동이 불가능하여 발전할 수 없는 문제점이 있다.

한국공개특허 1994-0008728

본 발명의 목적은, 연소로의 파손을 방지하여 내구성을 향상시킬 수 있는 순환유동층 보일러 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 순환유동층 보일러 시스템은, 고체 연료와 순환매체가 유동하면서 연소되는 연소실과; 상기 연소실의 내측벽을 따라 상하방향으로 길게 구비되고, 상기 연소실에서 발생한 열에 의해 가열되도록 물이 통과하는 워터 튜브와; 상기 워터 튜브에서 하단으로부터 상방향으로 미리 설정된 설정 높이까지 내화재가 코팅되어 형성되고, 상기 워터 튜브의 하부 표면을 보호하는 내화재 코팅부와; 상기 연소실의 하면에 설치되어, 상방향으로 공기를 분사하여 상기 순환매체를 유동시키는 상방향 분사기와; 상기 워터 튜브에서 상기 내화재가 코팅되지 않는 부분과 상기 내화재 코팅부 사이의 경계부 주변으로 공기를 분사하여 상기 경계부 주변에서 상기 순환매체의 유동에 의한 상기 워터 튜브의 마모를 방지하는 경계부 분사기를 포함한다.

본 발명에 따른 순환유동층 보일러 시스템은, 연소실의 내측벽에 구비된 워터 튜브와 워터 튜브의 하부에 형성된 내화재 코팅부 사이의 경계부 주변으로 공기를 분사함으로써, 상기 경계부에서 상기 워터 튜브의 마모를 방지할 수 있으므로 내구성 및 신뢰성이 향상될 수 있다.

또한, 연소실의 하부에서 측방향으로 공급되는 공기를 분기하여 경계부로 공급함으로써, 다단 연소 조건을 형성하여 질소산화물 형성을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 순환유동층 보일러 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 연소실을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 연소실의 내부와 경계부 분사기를 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 연소실의 내부를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 경계부 분사기를 확대 도시한 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 경계부 분사기를 나타낸 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 경계부 분사기를 확대 도시한 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 경계부 분사기를 나타낸 평면도이다.
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 경계부 분사기를 확대 도시한 도면이다.
도 10은 도 9에 도시된 경계부 분사기가 90도 회전한 상태를 나타낸 도면이다.
도 11은 도 10에 도시된 경계부 분사기를 나타낸 평면도이다.
도 12는 도 9에 도시된 경계부 분사기가 180도 회전한 상태를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 제4실시예에 따른 경계부 분사기를 확대 도시한 도면이다.
도 14는 도 13에 도시된 경계부 분사기를 나타낸 평면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 순환유동층 보일러 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 순환유동층 보일러 시스템은, 연소실(10), 사이클론(Cyclone)(20), 드럼(22), 룹실(Loop seal)(30), 열회수부(40), 터빈(42), 공기 예열기(44), 스택(50), 흡수기(70), 필터(80) 및 바닥재 열교환기(90)를 포함한다.

상기 연소실(10)은, 고체 연료와 순환 매체를 유동시키면서 연소시키는 공간이다. 상기 연소실(10)에는 상기 고체 연료가 저장된 고체 연료 벙커(2)와, 상기 순환 매체가 저장된 순환 매체 벙커(4)가 연결된다. 상기 고체 연료는, 화석 연료, 바이오매스 등을 포함하며, 본 실시예에서는 석탄을 이용하는 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 순환 매체는, 모래나 석탄의 재(ash)를 포함하며, 본 실시예에서는 재를 사용하는 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 연소실(10)로 공급된 상기 고체 연료와 상기 순환 매체는 외부에서 공급되는 유동화 가스에 의해 상기 연소실(10)의 내부를 유동, 비산 및 순환하면서 연소된다.

상기 사이클론(20)은, 상기 연소실(10)의 상부와 연통되게 연결된다. 상기 연소실(10)에서 상기 고체 연료가 연소되면서 발생한 배기가스가 사이클론(20)으로 유입된다. 이 때, 상기 연소실(10) 내부에서 연소되어 유동하던 재의 일부가 상기 배기가스와 함께 상기 사이클론(20)으로 유입된다. 상기 사이클론(20)은, 상기 배기가스에 포함된 상기 재를 포집하여 하부로 배출하여, 상기 연소실(10)로 재순환시켜주는 역할을 한다.

상기 룹실(30)은, 상기 사이클론(20)의 하부와 연통되게 연결된다. 상기 룹 실(30)은 상기 재가 가득 채워져 있는 공간이다. 상기 룹 실(30)의 하부는 상기 연소실(10)의 하부와 연통되게 연결된다. 상기 사이클론(20)에서 포집된 재는 상기 룹 실(30)을 통해 상기 연소실(10)의 하부로 다시 공급된다. 상기 룹 실(30)은, 상기 재가 가득 채워져 있기 때문에, 상기 연소실(10)로부터 상기 룹 실(30)로 재가 역류하는 것이 방지될 수 있다.

상기 열 회수기(40)는, 상기 사이클론(20)의 상부와 연통되게 연결된다. 상기 열 회수기(40)에는 복수의 열교환기들(41)이 구비된다. 상기 열교환기들(41)은, 상기 사이클론(20)에서 배출된 고온의 배기가스를 터빈(42)을 순환하는 물과 열교환시킨다. 상기 열교환기(41)를 통과한 배기가스는 스택(50)에 공급된다.

상기 바닥재 열교환기(90)는, 상기 연소실(10)로부터 배출된 바닥재(Bottom ash)를 냉각시키는 유동층 바닥재 열교환기(FBHE, Fluidized Bottom ash Heat-exchanger)이다. 상기 바닥재는 상기 연소실(10)에서 연소되고 남은 재를 의미한다.

도 2는 도 1에 도시된 연소실을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 3은 도 2에 도시된 연소실의 내부와 경계부 분사기를 도시한 도면이다. 도 4는 도 3에 도시된 연소실의 내부를 나타낸 단면도이다.

도 2 및 도 4를 참조하면, 상기 연소실(10)의 내측벽에는 복수의 워터 튜브들(12)이 구비된다.

상기 워터 튜브들(12)은, 상기 연소실(10)의 내측벽에서 상하방향으로 길게 구비되고, 상기 연소실에서 발생한 열에 의해 가열되도록 물이 통과하도록 형성된 전열관이다. 상기 워터 튜브들(12)은 복수개로 이루어진다. 상기 복수의 워터 튜브들(12)은 적어도 일부가 서로 연통되게 형성될 수 있다.

상기 워터 튜브들(12)의 하부에는 내화재가 코팅된 내화재 코팅부(14)가 형성된다.

상기 내화재 코팅부(14)는, 상기 워터 튜브(12)에서 하단으로부터 상방향으로 미리 설정된 설정 높이까지 상기 내화재가 코팅되어 형성된 부분이다. 상기 연소실(10)의 하부가 매우 고온이기 때문에, 고온으로부터 상기 워터 튜브(12)의 표면을 보호한다. 상기 설정 높이는, 상기 연소실(10)에서 직경이 감소되는 호퍼부의 높이인 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 상기 워터 튜브(12)의 보호가 필요한 높이로 설정될 수 있다.

상기 연소실(10)에는 상방향 분사기(110), 측방향 분사기(120), 경계부 분사기(130)가 구비된다.

상기 상방향 분사기(110)는, 상기 연소실(10)의 하면에 설치되고, 상방향으로 공기를 1차적으로 공급하여 상기 순환매체를 상승시켜 순환 유동시킨다. 상기 상방향 분사기(110)는 노즐인 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 상방향 분사기(110)는, 상기 공기 예열기(60)에서 나온 공기를 안내하는 제1공기 공급관(101)에 연결된다. 상기 상방향 분사기(110)에서 분사되는 1차 공기의 유량은 후술하는 상기 측방향 분사기(12)에서 분사되는 2차 공기의 유량보다 많게 설정된다.

상기 측방향 분사기(120)는, 상기 연소실(10)의 측면에 설치된다. 상기 측방향 분사기(120)는 상기 설정 높이보다 낮은 위치에 설치되어, 상기 연소실(10)의 측면에서 측방향으로 공기를 2차적으로 공급하여 상기 순환매체를 횡방향으로 균일하게 섞어지도록 유동시킨다. 상기 측방향 분사기(120)는 노즐인 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 측방향 분사기(120)는, 상기 공기 예열기(60)에서 나온 공기를 안내하는 제2공기 공급관(102)에 연결된다. 상기 제2공기 공급관(102)은 상기 제1공기 공급관(101)과 별도로 구비된다.

상기 경계부 분사기(130)는, 상기 연소실(10)의 측면에 설치되되, 상기 측방향 분사기(120)보다 높게 설치된다. 상기 경계부 분사기(130)는, 상기 워터 튜브(12)에서 상기 내화재가 코팅되지 않는 부분과 상기 내화재가 코팅된 상기 내화재 코팅부(14)의 경계를 이루는 경계부(kick out zone)에 설치된다.

상기 경계부 분사기(130)는, 상기 설정 높이에 설치된다. 본 실시예에서는, 상기 경계부가 상기 연소실(10)에서 직경이 감소되는 호퍼부의 높이에 형성되어, 상기 경계부 분사기(130)는 상기 호퍼부의 높이에 설치되는 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고, 상기 경계부가 상기 호퍼부보다 낮은 위치에 형성되어 상기 경계부 분사기(130)가 상기 호퍼부보다 낮은 위치에 설치되는 것도 물론 가능하다.

상기 경계부 분사기(130)는, 상기 경계부 주면에 공기를 공급하여 상기 순환매체가 상기 경계부에 부딪혀서 상기 튜브를 손상시키는 것을 방지할 수 있다. 즉, 상기 경계부는, 상기 내화재가 코팅되지 않는 부분과 상기 내화재가 코팅된 상기 내화재 코팅부(14)가 단차를 이루는 부분이다. 따라서, 상기 경계부에서 발생되는 보텍스에 의해 상기 순환매체가 상기 경계부에 부딪혀 상기 워터 튜브(12)를 마모시킬 수 있으므로, 상기 경계부에서 주변으로 공기를 분사함으로써, 상기 순환매체가 상기 경계부에 부딪히거나 상기 경계부 근처에서 회전하는 것을 방지할 수 있다.

상기 경계부 분사기(130)는, 상기 제2공기 공급관(102)에서 분기된 제3공기 공급관(103)에 연통되게 설치된다. 따라서, 상기 경계부 분사기(130)는 상기 연소실(10)의 내부로 2차적으로 공급되는 공기가 분사된다.

도 3을 참조하면, 상기 제3공기 공급관(103)은, 상기 연소실(10)의 외측벽을 원주방향을 따라 감싸도록 형성된 것으로 예를 들어 설명한다.

도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 경계부 분사기를 확대 도시한 도면이다. 도 6은 도 5에 도시된 경계부 분사기를 나타낸 평면도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 경계부 분사기(130)는, 상기 제3공기 공급관(103)과 연통되게 형성된 노즐 몸체부(131)와, 상기 노즐 몸체부(131)와 연통되고, 서로 다른 방향을 향하도록 형성되어 서로 다른 방향으로 공기를 분사하는 복수의 노즐 헤드부(132)(133)를 포함한다.

상기 노즐 몸체부(131)는, 상기 연소실(10)의 측벽을 관통하여 설치된다. 상기 연소실(10)의 측벽에는 상기 노즐 몸체부(131)가 관통하도록 홀이 형성된다. 상기 연소실(10)의 내측벽에 구비된 상기 워터 튜브들(10)은, 상기 홀을 가리지 않도록 일부분이 소정의 형상으로 휘어져 형성된다.

상기 노즐 헤드부(132)(133)는, 상기 연소실(10)의 내측벽에 평행하고 수평방향으로 배치되되, 상기 노즐 몸체부(131)를 기준으로 좌 방향으로 공기를 분사하는 좌향 노즐 헤드부(132)와, 상기 노즐 몸체부(131)를 기준으로 우 방향으로 공기를 분사하는 우향 노즐 헤드부(132)를 포함한다.

상기 경계부 분사기(130)는, 상기 연소실(10)의 내측벽을 따라 서로 소정간격 이격되게 복수개가 구비된다. 상기 경계부 분사기(130)의 개수는, 상기 고체 연료의 주입량, 유동화 흐름, 보텍스 형성 등을 고려하여 적절하게 설정되어야 한다.

상기 제1,2,3공기 분사기(110)(120)(130)의 각 분사 속도는 서로 다르게 설정될 수 있다. 상기 제1,2,3공기 분사기(110)(120)(130)의 분사 속도는, 상기 고체 연료의 주입량에 비례하게 설정된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 따른 순환유동층 보일러 시스템에서 공기 분사 방법을 설명하면, 다음과 같다.

상기 상방향 분사기(110)는, 상기 제1공기 공급관(101)으로부터 공급된 공기를 상기 연소실(10)의 하면에서 상방향으로 공기를 1차적으로 분사한다.

이후, 상기 측방향 분사기(120)는, 상기 제2공기 공급관(102)으로부터 공급된 공기를 상기 연소실(10)의 하부에서 공기를 2차적으로 분사한다.

또한, 상기 경계부 분사기(130)는, 상기 제3공기 공급관(103)으로부터 공급된 공기를 상기 연소실(10)의 경계부 주변으로 분사한다.

상기 제2공기 공급관(102)으로 안내된 공기를 상기 측방향 분사기(120)와 상기 경계부 분사기(130)가 나누어 분사함으로써, 상기 연소실(10)의 하부에서 연료가 다단으로 연소될 수 있다. 다단 연소 조건을 형성함으로써, 질소산화물(NOx) 형성을 최소화할 수 있다.

또한, 상기 경계부 분사기(130)는, 상기 워터 튜브(12)에서 내화재가 코팅되지 않는 부분과 상기 내화재 코팅부(14) 사이의 경계부를 향해 좌,우 방향으로 공기를 분사하기 때문에, 상기 경계부 분사기(130)에서 분사된 공기의 유동에 의해 상기 경계부에서 보텍스의 발생을 방지되고, 상기 순환매체가 상기 워터 튜브(12)에 부딪히는 현상이 방지될 수 있다. 따라서, 보텍스에 의한 상기 경계부에서 상기 워터 튜브(12)가 마모되는 현상이 방지될 수 있다.

도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 경계부 분사기를 확대 도시한 도면이다. 도 8은 도 7에 도시된 경계부 분사기를 나타낸 평면도이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 경계부 분사기(230)는, 상기 제3공기 공급관(103)에 연통되게 형성된 노즐 몸체부(231)와, 상기 노즐 몸체부(231)에 연통되게 형성된 노즐 헤드부가 3개인 것이 상기 제1실시예와 상이하고 그 외 나머지 구성 및 작용은 유사하므로, 상이한 점을 중심으로 상세히 설명한다.

상기 노즐 헤드부는, 상기 노즐 몸체부(231)에 연통되고 좌방향으로 공기를 분사하는 좌향 노즐 헤드부(232)와, 상기 노즐 몸체부(231)에 연통되고 우방향으로 공기를 분사하는 우향 노즐 헤드부(233)와, 상기 노즐 몸체부(231)에 연통되고 상기 좌,우향 노즐 헤드부(232)(233)에 수직하게 형성되어 상방향으로 공기를 분사하는 상향 노즐 헤드부(234)를 포함한다.

따라서, 상기 경계부 분사기(230)는 총 3개의 방향으로 공기를 분사할 수 있기 때문에, 상기 워터 튜브(12)를 보다 효과적으로 보호할 수 있다.

본 발명의 제2실시예에서는 상기 노즐 헤드부가 총 3개가 형성되고 서로 다른 방향을 향하도록 형성된 것으로 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 4개 이상도 형성되는 것도 물론 가능하다.

또한, 본 발명의 제2실시예에서는 총 3개의 노즐 헤드부가 서로 90도 각도로 이격된 방향을 가리키도록 형성된 것으로 예를 들어 설명하였으나, 복수의 노즐 헤드부가 서로 이루는 각도는 45도나 기타 다른 각도로 설정되는 것도 물론 가능하다.

도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 경계부 분사기를 확대 도시한 도면이다. 도 10은 도 9에 도시된 경계부 분사기가 90도 회전한 상태를 나타낸 도면이다. 도 11은 도 10에 도시된 경계부 분사기를 나타낸 평면도이다. 도 12는 도 9에 도시된 경계부 분사기가 180도 회전한 상태를 나타낸 도면이다.

도 9 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 경계부 분사기(330)는, 노즐 몸체부(331)가 상기 제3공기 공급관(103)에 회전가능하도록 결합된 것이 상기 제1실시예와 상이하고 그 외 나머지 구성 및 작용은 유사하므로, 상이한 점을 중심으로 상세히 설명한다.

상기 경계부 분사기(330)는, 상기 노즐 몸체부(331)와, 상기 노즐 몸체부(331)와 연통되게 형성되어 상기 노즐 몸체부(331)의 회전에 따라 공기의 분사방향이 바뀌는 노즐 헤드부(332)를 포함한다. 본 실시예에서는, 상기 노즐 헤드부(332)는 1개인 것으로 예를 들어 설명한다.

상기 노즐 헤드부(332)는, 상기 노즐 몸체부(331)를 기준으로 좌방향으로부터 우방향 사이 중 적어도 일방향으로 설정된다. 상기 노즐 헤드부(332)의 공기 분사 방향은, 상기 시스템의 테스트 운전시나 시뮬레이션 운전을 통해 미리 설정될 수 있다. 상기 노즐 헤드부(332)의 분사 방향은 상기 경계부보다 높은 방향이되, 0도 내지 180도 범위로 설정될 수 있다.

도 9는 상기 경계부 분사기(330)의 분사방향이 우방향인 제1위치 상태를 나타낸다. 도 10은 상기 경계부 분사기(330)가 90도 회전하여 분사방향이 상방향으로 바뀐 제2위치 상태를 나타낸다. 도 12는 상기 경계부 분사기(330)가 상기 제1위치로부터 180도 회전하여 분사방향이 좌방향으로 바뀐 제3위치 상태를 나타낸다.

상기 경계부 분사기(330)는 상기 연소실(10)의 내측벽을 따라 복수개가 설치될 수 있다. 상기 복수의 경계부 분사기들(330)은 각각을 회전시키는 구동장치가 별도로 구비되어, 상기 복수의 경계부 분사기들(330)이 서로 다른 위치를 향하도록 설정될 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 상기 경계부 분사기(330)의 노즐 헤드부(332)가 1개인 것으로 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 2개 이상으로 이루어지는 것도 물론 가능하다.

또한, 상기 복수의 경계부 분사기들(330)은 상기 제3공기 공급관(103)에 회전가능토록 결합되어, 분사방향을 바꾸는 것도 물론 가능하다.

도 13은 본 발명의 제4실시예에 따른 경계부 분사기를 확대 도시한 도면이다. 도 14는 도 13에 도시된 경계부 분사기를 나타낸 평면도이다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 경계부 분사기(430)는, 상기 제3공기 공급관(103)에 결합된 스파저(sparger)인 것이 상기 제1실시예와 상이하고 그 외 나머지 구성 및 작용은 유사하므로, 상이한 점을 중심으로 상세히 설명한다.

상기 경계부 분사기(430)는, 상기 제3공기 공급관(103)과 연통되게 형성된다.

상기 경계부 분사기(430)는, 상기 연소실(10)의 내측벽을 따라 복수개가 서로 소정간격 이격되게 구비된다.

상기 복수의 상기 경계부 분사기(430)는 서로 다른 분사방향을 갖도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 복수의 경계부 분사기(430) 중 적어도 일부는, 상기 제3공기 공급관(103)의 길이방향에 수직한 방향인 제1방향(d1)으로 배치되어 공기를 상기 제1방향으로 분사하고, 다른 일부는 상기 제1방향(d1)으로부터 상방향으로 45도 각도로 기울어진 방향인 제2방향(d2)으로 배치되어 공기를 상기 제2방향으로 분사할 수 있다. 상기 경계부 분사기(430)의 분사각도는 상기 제1방향으로부터 0도 내지 상방향 45도 범위에서 다양하게 설정될 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10: 연소실 12: 워터 튜브
14: 내화재 코팅부 101: 제1공기 공급관
102: 제2공기 공급관 103: 제3공기 공급관
110: 상방향 분사기 120: 측방향 분사기
130,230,330,430: 경계부 분사기

Claims (11)

1. 고체 연료와 순환매체가 유동하면서 연소되는 연소실과;
   상기 연소실의 내측벽을 따라 상하방향으로 길게 구비되고, 상기 연소실에서 발생한 열에 의해 가열되도록 물이 통과하는 워터 튜브와;
   상기 워터 튜브에서 하단으로부터 상방향으로 미리 설정된 설정 높이까지 내화재가 코팅되어 형성되고, 상기 워터 튜브의 하부 표면을 보호하는 내화재 코팅부와;
   상기 연소실의 하면에 설치되어, 상방향으로 공기를 분사하여 상기 순환매체를 유동시키는 상방향 분사기와;
   상기 워터 튜브에서 상기 내화재가 코팅되지 않는 부분과 상기 내화재 코팅부 사이의 경계부에 설치되고, 상기 경계부에서 좌향, 우향 및 상방향 중 적어도 일방향으로 공기를 분사하여 상기 경계부에서 보텍스의 발생을 방지하고 상기 순환매체가 상기 경계부나 상기 워터 튜브에 부딪히는 것을 방지하여 상기 워터 튜브의 마모를 방지하는 경계부 분사기와;
   상기 연소실의 측면에서 상기 상방향 분사기보다 높고 상기 경계부 분사기보다 낮은 위치에 설치되어, 상기 측면에서 측방향으로 공기를 분사하여 상기 순환매체를 횡방향으로 섞어지도록 유동시키는 측방향 분사기를 포함하고,
   상기 경계부 분사기는,
   상기 연소실에서 직경이 감소되는 호퍼부의 높이에 형성되고, 상기 연소실의 외측에서 상기 경계부 분사기로 공기를 공급하도록 설치된 제3공기 공급관에 연결되고, 상기 연소실의 측면을 관통하여 설치된 노즐 몸체부와,
   상기 노즐 몸체부와 연통되며 서로 다른 방향을 향하도록 형성되어, 서로 다른 방향으로 공기를 분사하는 복수의 노즐 헤드부를 포함하고,
   상기 복수의 노즐 헤드부는,
   상기 연소실의 측면에 평행하고 수평방향으로 배치되어, 상기 노즐 몸체부를 기준으로 좌,우 방향으로 공기를 분사하는 좌향,우향 노즐 헤드부를 포함하는 순환유동층 보일러 시스템.
2. 고체 연료와 순환매체가 유동하면서 연소되는 연소실과;
   상기 연소실의 내측벽을 따라 상하방향으로 길게 구비되고, 상기 연소실에서 발생한 열에 의해 가열되도록 물이 통과하는 워터 튜브와;
   상기 워터 튜브에서 하단으로부터 상방향으로 미리 설정된 설정 높이까지 내화재가 코팅되어 형성되고, 상기 워터 튜브의 하부 표면을 보호하는 내화재 코팅부와;
   상기 연소실의 하면에 설치되어, 상방향으로 공기를 분사하여 상기 순환매체를 유동시키는 상방향 분사기와;
   상기 워터 튜브에서 상기 내화재가 코팅되지 않는 부분과 상기 내화재 코팅부 사이의 경계부에 설치되고, 상기 경계부에서 좌향, 우향 및 상방향 중 적어도 일방향으로 공기를 분사하여 상기 경계부에서 보텍스의 발생을 방지하고 상기 순환매체가 상기 경계부나 상기 워터 튜브에 부딪히는 것을 방지하여 상기 워터 튜브의 마모를 방지하는 경계부 분사기와;
   상기 연소실의 측면에서 상기 상방향 분사기보다 높고 상기 경계부 분사기보다 낮은 위치에 설치되어, 상기 측면에서 측방향으로 공기를 분사하여 상기 순환매체를 횡방향으로 섞어지도록 유동시키는 측방향 분사기를 포함하고,
   상기 경계부 분사기는,
   상기 연소실에서 직경이 감소되는 호퍼부의 높이에 형성되고, 상기 연소실의 외측에서 상기 경계부 분사기로 공기를 공급하도록 설치된 제3공기 공급관에 연결되고, 상기 연소실의 측면을 관통하여 설치된 노즐 몸체부와,
   상기 노즐 몸체부와 연통되며 서로 다른 방향을 향하도록 형성되어, 서로 다른 방향으로 공기를 분사하는 복수의 노즐 헤드부를 포함하고,
   상기 복수의 노즐 헤드부는,
   상기 연소실의 측면에 평행하고 수평방향으로 배치되어, 상기 노즐 몸체부를 기준으로 좌,우 방향으로 공기를 분사하는 좌향,우향 노즐 헤드부와,
   상기 좌향,우향 노즐 헤드부에 수직방향으로 연통되게 형성되어 상방향으로 공기를 분사하는 상향 노즐 헤드부를 포함하는 순환유동층 보일러 시스템.
3. 고체 연료와 순환매체가 유동하면서 연소되는 연소실과;
   상기 연소실의 내측벽을 따라 상하방향으로 길게 구비되고, 상기 연소실에서 발생한 열에 의해 가열되도록 물이 통과하는 워터 튜브와;
   상기 워터 튜브에서 하단으로부터 상방향으로 미리 설정된 설정 높이까지 내화재가 코팅되어 형성되고, 상기 워터 튜브의 하부 표면을 보호하는 내화재 코팅부와;
   상기 연소실의 하면에 설치되어, 상방향으로 공기를 분사하여 상기 순환매체를 유동시키는 상방향 분사기와;
   상기 워터 튜브에서 상기 내화재가 코팅되지 않는 부분과 상기 내화재 코팅부 사이의 경계부에 설치되고, 상기 경계부에서 좌향, 우향 및 상방향 중 적어도 일방향으로 공기를 분사하여 상기 경계부에서 보텍스의 발생을 방지하고 상기 순환매체가 상기 경계부나 상기 워터 튜브에 부딪히는 것을 방지하여 상기 워터 튜브의 마모를 방지하는 경계부 분사기와;
   상기 연소실의 측면에서 상기 상방향 분사기보다 높고 상기 경계부 분사기보다 낮은 위치에 설치되어, 상기 측면에서 측방향으로 공기를 분사하여 상기 순환매체를 횡방향으로 섞어지도록 유동시키는 측방향 분사기를 포함하고,
   상기 경계부 분사기는,
   상기 연소실에서 직경이 감소되는 호퍼부의 높이에 형성되고, 상기 연소실의 외측에서 상기 경계부 분사기로 공기를 공급하도록 설치된 제3공기 공급관에 회전가능토록 연결된 노즐 몸체부와,
   상기 노즐 몸체부와 연통되게 형성되어, 상기 노즐 몸체부의 회전에 따라 공기의 분사방향이 상기 노즐 몸체부를 기준으로 좌방향으로부터 우방향 사이 중 적어도 일방향으로 설정되는 노즐 헤드부를 포함하고,
   상기 노즐 헤드부의 분사 방향은 상기 경계부보다 높은 방향이되 0 도 내지 180도 범위로 설정되는 순환유동층 보일러 시스템.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 경계부 분사기의 분사 속도는, 상기 고체 연료의 주입량에 비례하도록 설정되고,
   상기 경계부 분사기의 분사 방향은, 상기 순환매체의 유동 방향에 따라 미리 설정되는 순환유동층 보일러 시스템.
5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 연소실의 외측에 구비되어, 상기 상방향 분사기에 공기를 공급하는 제1공기 공급관과,
   상기 측방향 분사기에 공기를 공급하는 제2공기 공급관과,
   상기 제2공기 공급관에서 분기되어, 상기 경계부 분사기로 공기를 공급하는 제3공기 공급관을 더 포함하는 순환유동층 보일러 시스템.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에있어서,
    상기 경계부 분사기는,
    상기 연소실의 외측에서 상기 경계부 분사기로 공기를 공급하도록 설치된 제3공기 공급관에 결합된 스파저를 더 포함하는 순환유동층 보일러 시스템.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 경계부 분사기는, 상기 연소실의 측벽을 따라 복수개가 서로 소정간격 이격되게 배치되며,
    상기 복수의 경계부 분사기들의 분사 방향은 서로 다르게 설정된 순환유동층 보일러 시스템.

Images