KR101908660B1 - 고형연료 전용 유동층 보일러 내의 대류전열부에서 발생하여 튜브에 침적되는 클링커의 양을 측정하기 위한 장치, 이를 이용한 튜브에 침적되는 클링커의 양을 측정하는 방법, 및 튜브에 침적되는 클링커 분석시스템 - Google Patents

고형연료 전용 유동층 보일러 내의 대류전열부에서 발생하여 튜브에 침적되는 클링커의 양을 측정하기 위한 장치, 이를 이용한 튜브에 침적되는 클링커의 양을 측정하는 방법, 및 튜브에 침적되는 클링커 분석시스템 Download PDF

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KR101908660B1 KR1020170140230A KR20170140230A KR101908660B1 KR 101908660 B1 KR101908660 B1 KR 101908660B1 KR 1020170140230 A KR1020170140230 A KR 1020170140230A KR 20170140230 A KR20170140230 A KR 20170140230A KR 101908660 B1 KR101908660 B1 KR 101908660B1
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조성호
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이승용
신종선
류호정
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한국에너지기술연구원
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Abstract

본 발명은 대류전열부의 외벽의 삽입공을 통해 일측 일부가 삽입된 측정용 프로브; 순환유체가 저장되는 저장탱크; 상기 저장탱크와 상기 측정용 프로브의 유입단 사이를 연결하는 유입관; 상기 측정용 프로브의 토출단과 상기 저장탱크 사이를 연결하는 토출관; 상기 유입관 일측에 구비되어 상기 유입관, 상기 측정용 프로브, 상기 토출관을 순환하는 순환유체의 순환동력을 제공하는 순환펌프; 상기 토출관 일측에 구비되어 상기 측정용 프로브에서 토출된 순환유체를 냉각시키는 열교환기; 및 상기 대류전열부에 삽입된 측정용 프로브에 침적되는 클링커의 양을 측정하는 측정부;를 포함하고, 상기 측정용 프로브는 타측 일단에 유입관이 연결되는 유입단과, 일측 끝단에 구비되는 개방구를 갖는 내관; 및 타측 일단에 토출관이 연결되는 토출단을 갖는 외관을 포함하고, 순환유체가 상기 유입단을 통해 내관 내부로 유입되어 타측에서 일측으로 유동되고, 상기 내관과 상기 외관 사이공간의 일측에서 타측으로 유동되어 상기 토출단을 통해 토출관으로 토출되는 것을 특징으로 하는, 고형연료 전용 유동층 보일러 내의 대류전열부에서 발생하여 튜브에 침적되는 클링커의 양을 측정하기 위한 장치를 제공한다. 본 발명에 따른 고형연료 전용 유동층 보일러 내의 대류전열부에서 발생하여 튜브에 침적되는 클링커의 양을 측정하기 위한 장치를 사용하면 실시간으로 보일러 내의 튜브에 침적되는 클링커의 양을 측정할 수 있기 때문에 상기 클링커의 청소를 위한 보일러 셧다운의 스케줄링을 용이하게 할 수 있다. 또한, 상기 장치의 측정용 프로브를 보일러 내 튜브와 동일 재질로 제작하고, 상기 측정용 프로브의 탈부착을 가능하게 설계함으로써 상기 튜브의 부식 진행 여부를 용이하게 관찰할 수 있다는 장점이 있다.

Description

고형연료 전용 유동층 보일러 내의 대류전열부에서 발생하여 튜브에 침적되는 클링커의 양을 측정하기 위한 장치, 이를 이용한 튜브에 침적되는 클링커의 양을 측정하는 방법, 및 튜브에 침적되는 클링커 분석시스템{A DEVICE FOR MEASURING THE AMOUNT OF CLINKER DEPOSITED IN A TUBE OCCURRING IN A CONVECTION HEAT TRANSFER SECTION IN A FLUIDIZED BED BOILER FOR SOLID FUEL, A METHOD FOR MEASURING THE AMOUNT OF CLINKER DEPOSITED IN THE TUBE USING THE SAME, AND CLINKER ANALYSIS SYSTEM DEPOSITED IN THE TUBE}
본 발명은 고형연료 전용 유동층 보일러 내의 대류전열부에서 발생하여 튜브에 침적되는 클링커의 양을 측정하기 위한 장치, 상기 장치를 이용한 튜브에 침적되는 클링커의 양을 측정하는 방법, 및 튜브에 침적되는 클링커 분석시스템에 관한 것이다.
보일러(boiler)는 연료를 연소시켜 그 연소열을 물에 전하여 증기를 발생시키는 장치이다. 화력발전용·선박 등의 동력장치로서 사용되고 있는 증기터빈에 고온고압의 증기를 공급하기 위해서나 각종 공장의 작업용으로, 또는 일반의 난방용 등에 증기를 공급하기 위하여 널리 사용되고 있다. 보일러의 주요부는 물과 증기를 담는 강철제용기(보일러 본체)와 연료의 연소장치 및 화로로 구성되어 있다.
상술된 보일러에서 연소되는 연료로는 화석 연료인 석탄, 액체인 석유, 그리고 기체인 도시 가스 등이 사용되고 있다. 그러나, 석탄 및 석유는 그 매장량이 제한되어 있어 지속적인 사용에 따른 가격 상승이 예상되고, 끝내는 그 자원이 고갈되어 사용할 수 없게 된다. 또한, 도시 가스의 경우에는 기체이기 때문에 이송 및 보관이 어렵고, 각 가정이나 사용처로 공급하기 위해서는 배관 등의 시설물이 필요함에 따라 많은 비용이 필요하며, 폭발 등의 위험이 항상 상존한다.
이에, 왕겨, 통밥, 잡목, 폐기물 그리고 목재 칩 등의 저렴하고 연소 가능한 고형연료를 이용한 순환 유동층 보일러가 개발되고 있다.
그러나, 고형연료는 연소 시 필연적으로 저융점의 클링커가 발생됨에 따라 보일러 내부 대류전열부의 튜브에 상기 클링커가 침적되게 된다. 상기 침적된 클링커는 튜브 내부와 상기 대류전열부 사이의 열전달을 막기 때문에 장기간 보일러를 운전하게 되면 보일러의 효율이 떨어지게 되며, 염화물에 의한 튜브 파손의 우려도 있다. 따라서, 상기 클링커의 제거를 위하여 보일러의 운전을 멈춘 뒤에 상기 침적된 클링커를 주기적으로 청소하여 주어야 한다.
다만, 기존에 상기 클링커의 침적여부를 주로 튜브 내의 온도센서에 의해서 측정을 한 뒤, 상기 온도 변화를 관찰하여 클링커 청소를 위한 보일러 셧다운(shut-down)을 진행하여왔다. 그러나, 상기 방법에 의하면 침적된 클링커의 양을 직접적으로 측정하는 것이 아니기 때문에 불필요하게 셧다운 주기가 짧아질 수 있는 문제가 있었다.
이에, 본 발명자들은 상기 문제를 극복하기 위하여 연구하던 중 상기 튜브에 침적되는 클링커의 양을 측정하기 위한 장치를 발명하여 실시간으로 튜브에 침적된 클링커의 양을 측정하여 보일러 셧다운 스케줄링을 더욱 효과적으로 진행할 수 있으며, 이와 더불어 상기 장치의 측정용 프로브를 상기 튜브와 동일 재질로 제작함으로써 튜브의 부식진행 여부 또한 용이하게 관찰이 가능함을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
이와 관련하여, 대한민국 등록특허 제10-1352460호는 보일러 내부의 클링커 및 재를 제거하는 고압분사장치의 제어방법에 대하여 개시하고 있다.
본 발명의 목적은 고형연료 전용 유동층 보일러 내의 대류전열부에서 발생하여 튜브에 침적되는 클링커의 양을 측정하기 위한 장치, 상기 장치를 이용한 튜브에 침적되는 클링커의 양을 측정하는 방법, 및 튜브에 침적되는 클링커 분석시스템을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본원의 제 1 측면은,
대류전열부의 외벽의 삽입공을 통해 일측 일부가 삽입된 측정용 프로브;
순환유체가 저장되는 저장탱크;
상기 저장탱크와 상기 측정용 프로브의 유입단 사이를 연결하는 유입관;
상기 측정용 프로브의 토출단과 상기 저장탱크 사이를 연결하는 토출관;
상기 유입관 일측에 구비되어 상기 유입관, 상기 측정용 프로브, 상기 토출관을 순환하는 순환유체의 순환동력을 제공하는 순환펌프;
상기 토출관 일측에 구비되어 상기 측정용 프로브에서 토출된 순환유체를 냉각시키는 열교환기; 및
상기 대류전열부에 삽입된 측정용 프로브에 침적되는 클링커의 양을 측정하는 측정부;
를 포함하고,
상기 측정용 프로브는
타측 일단에 유입관이 연결되는 유입단과, 일측 끝단에 구비되는 개방구를 갖는 내관; 및
타측 일단에 토출관이 연결되는 토출단을 갖는 외관을 포함하고,
순환유체가 상기 유입단을 통해 내관 내부로 유입되어 타측에서 일측으로 유동되고, 상기 내관과 상기 외관 사이공간의 일측에서 타측으로 유동되어 상기 토출단을 통해 토출관으로 토출되는 것을 특징으로 하는,
고형연료 전용 유동층 보일러 내의 대류전열부에서 발생하여 튜브에 침적되는 클링커의 양을 측정하기 위한 장치를 제공한다.
또한, 본원의 제 2 측면은,
상기 고형연료 전용 유동층 보일러 내의 대류전열부에서 발생하여 튜브에 침적되는 클링커의 양을 측정하기 위한 장치를 이용하여 튜브에 침적되는 클링커의 양을 측정하는 방법을 제공한다.
또한, 본원의 제 3 측면은,
상기 클링커의 양을 측정하기 위한 장치; 및
상기 장치의 제어부와 연계되어, 상기 장치의 측정용 프로브가 대류전열부 내부에 노출된 시간, 상기 측정용 프로브의 표면온도에 따른 클링커의 침적 정도를 분석하여 데이터베이스화하는 분석수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고형연료 전용 유동층 보일러 내의 대류전열부에서 발생하여 튜브에 침적되는 클링커 분석시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 고형연료 전용 유동층 보일러 내의 대류전열부에서 발생하여 튜브에 침적되는 클링커의 양을 측정하기 위한 장치를 사용하면 실시간으로 보일러 내의 튜브에 침적되는 클링커의 양을 측정할 수 있기 때문에 상기 클링커의 청소를 위한 보일러 셧다운의 스케줄링을 용이하게 할 수 있다. 또한, 상기 장치의 측정용 프로브를 보일러 내 튜브와 동일 재질로 제작하고, 상기 측정용 프로브의 탈부착을 가능하게 설계함으로써 상기 튜브의 부식 진행 여부를 용이하게 관찰할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 고형연료 전용 유동층 보일러 내의 대류전열부에서 발생하여 튜브에 침적되는 클링커의 양을 측정하기 위한 장치(100)의 구성도를 도시한 것이고;
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 대류전열부(1)의 외벽(2)으로 일부가 삽입 설치된 측정용 프로브(200)의 단면도를 도시한 것이고;
도 3은 도 2의 A부분 확대도를 도시한 것이고;
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 측정용 프로브(200) 부분의 확대도를 도시한 것이고;
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 제어부(110)의 신호흐름을 나타낸 블록도를 도시한 것이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 “이들의 조합”의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
본원의 제 1 측면은,
대류전열부(1)의 외벽(2)의 삽입공을 통해 일측 일부가 삽입된 측정용 프로브(200);
순환유체가 저장되는 저장탱크(11);
상기 저장탱크(11)와 상기 측정용 프로브(200)의 유입단(232) 사이를 연결하는 유입관(10);
상기 측정용 프로브(200)의 토출단(211)과 상기 저장탱크(11) 사이를 연결하는 토출관(40);
상기 유입관(10) 일측에 구비되어 상기 유입관(10), 상기 측정용 프로브(200), 상기 토출관(40)을 순환하는 순환유체의 순환동력을 제공하는 순환펌프(12);
상기 토출관(40) 일측에 구비되어 상기 측정용 프로브(200)에서 토출된 순환유체를 냉각시키는 열교환기(50); 및
상기 대류전열부(1)에 삽입된 측정용 프로브(200)에 침적되는 클링커의 양을 측정하는 측정부(300);
를 포함하고,
상기 측정용 프로브(200)는
타측 일단에 유입관(10)이 연결되는 유입단(232)과, 일측 끝단에 구비되는 개방구(231)를 갖는 내관(230); 및
타측 일단에 토출관(40)이 연결되는 토출단(211)을 갖는 외관(210)을 포함하고,
순환유체가 상기 유입단(232)을 통해 내관(230) 내부로 유입되어 타측에서 일측으로 유동되고, 상기 내관(230)과 상기 외관(210) 사이공간의 일측에서 타측으로 유동되어 상기 토출단(211)을 통해 토출관(40)으로 토출되는 것을 특징으로 하는,
고형연료 전용 유동층 보일러 내의 대류전열부에서 발생하여 튜브에 침적되는 클링커의 양을 측정하기 위한 장치(100)를 제공한다.
이하, 본원의 제 1 측면에 따른 고형연료 전용 유동층 보일러 내의 대류전열부에서 발생하여 튜브에 침적되는 클링커의 양을 측정하기 위한 장치(100)에 대하여 도 1 내지 5를 참조하여 상세히 설명한다.
우선, 유동층 연소란 현재까지 개발된 연소기술 중에서 가장 바람직한 석탄연소이용 방식으로서 석탄을 적당하게 분쇄하여 만든 석탄 입자들과 석회석과 같은 유동 매체의 혼합가루층에 적정속도의 공기를 불어 넣어 부유유동층(Suspended Fluidzed Bed)상태로 만들어 연소시키는 방법이다. 상기 유동층 연소는 독특한 연소 원리 때문에 재래식 석탄연소 기술에 비하여 여러 가지 석탄이 가지는 문제점들을 극복할 수 있는데, 예를 들면 연소 시 비교적 안정성을 잘 유지시킬 수 있고 낮은 온도에서도 연소시킬 수 있기 때문에 저질 연탄이나 원탄 폐석까지도 연소를 가능하게 하고 석회석의 엉겨 붙음을 막으며 그 때문에 일어나는 여러 가지 부작용을 동시에 제거할 수 있는 이점이 있다.
먼저, 도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 고형연료 전용 유동층 보일러 내의 대류전열부에서 발생하여 튜브에 침적되는 클링커의 양을 측정하기 위한 장치(100)의 구성도를 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 대류전열부(1)의 외벽(2)으로 일부가 삽입 설치된 측정용 프로브(200)의 단면도를 도시한 것이고, 도 3은 도 2의 A부분 확대도를 도시한 것이다. 그리고, 도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 측정용 프로브(200) 부분의 확대도를 도시한 것이고, 도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 제어부(110)의 신호흐름을 나타낸 블록도를 도시한 것이다.
본원의 일 구현예에 있어서, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 고형연료 전용 유동층 보일러 내의 대류전열부에서 발생하여 튜브에 침적되는 클링커의 양을 측정하기 위한 장치(100)는 전체적으로 측정용 프로브(200), 측정부(300) 유입관(10), 토출관(40), 열교환기(50), 저장탱크(11), 순환펌프(12) 등을 포함하여 구성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 측정용 프로브(200)는 도 2에 도시된 바와 같이, 일측 일부가 대류전열부(1)의 외벽(2)을 통해 내부로 삽입되어 설치될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 전체적으로 상기 측정용 프로브(200)는 이중관 형태를 가질 수 있다. 즉, 외관(210)과, 외관(210) 내부에 설치되는 내관(230)을 포함하며, 내관(230)의 타측에는 유입단(232)을 통해 순환유체가 내부로 유입되어 일측으로 유동되고, 내관(230) 일측에 형성된 개방구(231)를 통해 외관(210)과 내관(230) 사이공간으로 유동될 수 있다. 이러한 순환유체는 대류전열부(1)의 내에서 가열된 후, 약 450도 정도의 온도로 외관(210) 타측의 토출단(211)을 통해 토출관(40)으로 토출될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 측정용 프로브(200)는 내관(230)과 외관(210) 사이 공간 일측에 진동방지부재(261)가 구비되어 내관(230)의 진동을 억제하도록 구성될 수 있을 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 순환유체는 상기 프로브 외관(210)의 온도를 보일러 내 튜브의 온도와 동일하게 하기 위한 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 측정부(300)는 압력 센서(310) 또는 온도 센서(310)를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 센서는 상기 대류전열부(1)에 삽입된 측정용 프로브(200)에 침적되는 클링커의 양을 측정하기 위한 것으로서, 상기 대류전열부(1)에 삽입된 측정용 프로브(200)의 외관(210)의 일측에 설치된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 측정부(300)가 압력 센서(310)를 포함할 경우, 상기 센서에 침적되는 클링커의 무게를 측정하는 것일 수 있으며, 온도 센서(310)를 포함할 경우, 상기 측정용 프로브(200) 외관(210) 및 온도 센서(310) 간의 열전도율을 측정함으로써 센서에 침적되는 클링커의 양을 측정하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 센서에 침적되는 클링커의 무게를 측정하는 것은 상기 방법 이외에도 공지된 방법이면 어느 것이나 제한이 없으며, 예를 들어, 상기 유입단(232) 측에 일정한 무게의 추를 달아 상기 센서에 침적되는 클링커의 무게를 측정하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이때, 상기 측정용 프로브(200)는 대류전열부(1)의 외벽(2) 사이에 간극을 가지고 이격되게 설치될 수 있으며, 제1플랜지부(4) 및 제2플랜지부(5)가 각각 상기 외벽(2)의 상하부에 고정되어 상기 대류전열부(1)가 외부와 밀봉된 형태를 형성하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 압력 센서(310) 또는 온도 센서(310)를 통하여 측정된 데이터는 신호증폭기(320)로 전송되고, 상기 신호증폭기(320)에서 증폭된 데이터는 신호변환기(330)로 전송되어 관측 가능한 신호로 변환되며, 상기 신호변환기(330)를 통하여 변환된 신호는 표시부(340)를 통하여 관찰자가 관측 가능하게 표시되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 관찰자는 상기 압력 센서(310) 또는 온도 센서(310)를 통하여 측정된 데이터를 실시간으로 표시부(340)를 통하여 관측함으로써 상기 센서에 침적되는 클링커의 양을 실시간으로 관측할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 측정용 프로브(200)의 외관(210) 및 센서(310)는 실제 측정하고자 하는 튜브의 재질과 동일한 재질로 구성되며, 이러한 외관(210) 및 센서(310)는 대류전열부(1) 내부공간에 삽입되어 약 900도 정도의 고온 가스에 접촉될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 측정용 프로브(200)는 대류전열부(1)의 외벽(2)에 구비되는 삽입공을 통해 삽입되며, 외벽(2)에 구비된 연결관(3)과 체결수단을 통해 결합, 고정되게 될 수 있으며, 역으로 탈착 가능한 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 측정용 프로브(200)는 상기 내관의 내부 공간에 표면온도측정부(250)를 더 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 표면온도측정부(250)는 바 형태로 구성되어, 일측 끝단은 측정용 프로브(200)의 외관(210) 일측 끝단과 연결되며, 측정용 프로브(200)의 길이방향으로 따라 중심축에 일측에서 타측으로 관통되어 설치될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 표면온도측정부(250)에서 측정된 표면온도값은 실시간으로 제어부(110)로 전송될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 기술한 바와 같이 외관(210) 및 센서(310)의 외면은 측정대상이 튜브와 동일한 재질로 구성될 수 있으며, 표면온도측정부(250)는 실시간으로 대류전열부(1) 내부로 삽입된 측정용 프로브(200)의 외관(210) 외면의 온도를 측정하여 제어부(110)로 전송할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 도 1에 도시된 바와 같이, 저장탱크(11)와 측정용 프로브(200)의 유입단(232) 사이는 유입관(10)으로 연결되며, 이러한 유입관(10) 일측에는 순환펌프(12), 제1압력계(32), 유량조절밸브(13), 유량계(14), 제1온도센서(31)가 구비될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 표면온도측정부(250)는 상기 제1온도센서(31)와 연결되어 상기 표면온도측정부(250)에서 측정되는 온도에 따라 제1온도센서(31)에 연결되어 있는 밸브의 개폐가 수행되며, 이를 통해 상기 순환유체의 유량이 조절되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 측정용 프로브(200)의 토출단(211)과 저장탱크(11) 사이는 토출관(40)으로 연결되며, 이러한 토출관(40) 일측에는 제2압력계(62), 제2온도센서(41), 열교환기(50) 등이 구비될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 순환유체는 순환펌프(12)에 의해 유입관(10)으로 통해 측정용 프로브(200)의 내관(230) 타측에 구비된 유입단(232)을 통해 내관(230) 내부로 유입되어, 내관(230)의 일측으로 유동되고, 내관(230)과 외관(210) 사이공간으로 유입되어 일측에서 타측으로 유동되면서 가열되어 외관(210) 타측의 토출단(211)을 통해 토출관(40)으로 유입되어 저장탱크(11)로 순환될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 순환펌프(12)는 순환유체의 순환 구동력을 제공하게 되며, 제1압력계(32)는 유입관(10) 내의 압력을 실시간으로 측정하여 제어부(110)로 전송하며, 유량계(14)는 측정용 프로브(200)로 유입되는 순환유체의 유량을 실시간으로 측정하고, 제1온도센서(31)는 측정용 프로브(200)로 유입되는 순환유체의 온도를 실시간으로 측정하여 제어부(110)로 전송하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 토출관(40) 일측에 구비되는 제2압력계(62)는 측정용 프로브(200)에서 토출된 스팀의 압력을 실시간으로 측정하고, 제2온도센서(41)는 측정용 프로브(200)에서 토출된 스팀의 온도를 실시간으로 측정하여 제어부(110)에 전송할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 토출관(40) 일측에 구비되는 열교환기(50)는 응축기로서 스팀을 냉각하여 응축시킬 수 있다. 상기 열교환기(50)에서는 스팀과 냉각매체가 서로 열교환될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 제어부(110)는 도 5에 도시된 바와 같이, 표면온도측정부(250), 제1온도센서(31), 제1압력계(32), 제2온도센서(41), 제2압력계(62), 유량계(14)에서 측정된 값을 기반으로 열교환기(50)와, 순환펌프(12), 유량조절밸브(13)를 제어하는 것일 수 있다. 즉, 외관(210)의 표면온도를 설정된 온도가 되도록 제어할 수 있는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이때, 상기 설정된 온도는 보일러 내 튜브의 표면온도와 동일한 온도일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 분석수단(120)은 측정용 프로브(200)를 탈착하여 측정용 프로브(200)의 외관(210) 일측 표면의 부식정도를 분석하게 되고, 표면온도별 부식정도를 데이터베이스화하여 저장하게 된다. 따라서, 이러한 정보를 통해 실제 대류전열부(1)의 튜브 표면이 온도별로 어드정도 부식이 진행되는지를 예상, 분석할 수 있을 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 제 2 측면은 본원의 제 1 측면에 따른 고형연료 전용 유동층 보일러 내의 대류전열부에서 발생하여 튜브에 침적되는 클링커의 양을 측정하기 위한 장치를 이용하여 튜브에 침적되는 클링커의 양을 측정하는 방법을 제공한다. 본원의 제 1 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 본원의 제 1 측면에 대해 설명한 내용은 제 2 측면에서 그 설명이 생략되었더라도 동일하게 적용될 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 우선, 본원의 제 1 측면에 따른 측정용 프로브(200)를 준비한다. 상기 측정용 프로브(200)의 내관(230) 타측 끝단에는 유입연결부재(240)가 결합되게 될 수 있다. 상기 유입연결부재(240)의 유입관연결부(243)에는 유입관(10)이 결합되며, 체결단(241)으로 내관(230) 끝단이 결합될 수 있다. 그리고, 센서삽입부(242)를 통해 표면온도측정부(250)가 삽입장착되게 된다. 또한, 상기 측정용 프로브(200)의 일측에는 압력 센서(310) 또는 온도 센서(310)가 구비될 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 외관(210) 타측 외면에 형성된 토출단(211)에는 토출연결부재(220)의 연결단(221)이 결합장착되게 될 수 있다. 그리고, 토출연결부재(220)의 토출관연결부(222)를 통해 토출관(40)이 체결될 수 있다. 또한, 상기 외관(210) 외면에는 측정용 프로브(200) 일측 일부를 대류전열부(1) 내부공간으로 삽입시킨 상태로 고정, 결합시키기 위한 제2플랜지부(5)가 구비될 수 있다. 그리고, 대류전열부(1)의 외벽(2) 일측에 구비되는 연결관(3) 끝단에도 제1플랜지부(4)가 형성되어, 체결부재를 통해 한 쌍의 플랜지부(4,5) 사이에 패킹부재(6)를 두고 결합하여, 측정용 프로브(200)를 대류전열부(1)의 외벽(2)에 체결시킬 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 측정용 프로브(200)를 대류전열부(1)의 외벽(2)에 체결시킨 후, 보일러를 가동시켜 가동 기간 동안 상기 압력 센서(310) 또는 온도 센서(310)를 통하여 측정된 값을 표시부(340)를 통하여 실시간으로 관측하는 것일 수 있다. 상기 표시부(340)를 통하여 관측된 값이 일정 기준 이상 또는 이하가 되면 작업자가 판단하여 상기 보일러의 작동을 중지한 후, 상기 측정용 프로브(200)를 상기 대류전열부(1)로부터 탈착시켜 상기 센서에 침적된 클링커를 제거할 수 있다. 이때, 상기 보일러 내 튜브에 침적된 클링커 또한 함께 제거한다. 상기 클링커를 제거한 측정용 프로브(200)를 다시 상기 대류전열부(1)의 외벽(2)에 체결시켜 재사용할 수 있으며, 상기 측정용 프로브(200)의 외관을 관찰하여 부식 정도를 판단함으로써 튜브의 교체 시기를 판단할 수 있다.
본원의 제 3 측면은 본원의 제 1 측면에 따른 클링커의 양을 측정하기 위한 장치; 및
상기 장치의 제어부(110)와 연계되어, 상기 장치의 측정용 프로브(200)가 대류전열부 내부에 노출된 시간, 상기 측정용 프로브(200)의 표면온도에 따른 클링커의 침적 정도를 분석하여 데이터베이스화하는 분석수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고형연료 전용 유동층 보일러 내의 대류전열부(1)에서 발생하여 튜브에 침적되는 클링커 분석시스템을 제공한다. 본원의 제 1 측면 및 제 2 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 본원의 제 1 측면 및 제 2 측면에 대해 설명한 내용은 제 3 측면에서 그 설명이 생략되었더라도 동일하게 적용될 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 측정용 프로브(200)의 압력 센서(310) 또는 온도 센서(310)를 통하여 침적된 클링커의 양을 실시간으로 측정하여 상기 장치의 제어부(110)에 기록하는 것일 수 있다. 상기 제어부(110)에서 상기 클링커의 양을 실시간으로 기록하고, 실제 튜브에 침적된 클링커의 양과 비교함으로써 상기 보일러 내 튜브에 침적된 클링커의 청소를 위하여 상기 보일러의 셧다운 주기를 효율적으로 스케쥴링 할 수 있는 것일 수 있다.
1:대류전열부
2:외벽
3:연결관
4:제1플랜지부
5:제2플랜지부
6:패킹부재
7:체결부재
10:유입관
11:저장탱크
12:순환펌프
13:유량조절밸브
14:유량계
31:제1온도센서
32:제1압력계
40:토출관
41:제2온도센서
50:열교환기
62:제2압력계
100:클링커의 양을 측정하기 위한 장치
110:제어부
120:분석수단
200:측정용 프로브
210:외관
211:토출단
220:토출연결부재
221:연결단
222:토출관연결부
230:내관
231:개방구
232:유입단
240:유입연결부재
241:체결단
242:센서삽입부
243:유입관연결부
250:표면온도측정부
261:진동방지부재
300:측정부
310:센서
320:신호증폭기
330:신호변환기
340:표시부

Claims (11)

  1. 대류전열부의 외벽의 삽입공을 통해 일측 일부가 삽입된 측정용 프로브;
    순환유체가 저장되는 저장탱크;
    상기 저장탱크와 상기 측정용 프로브의 유입단 사이를 연결하는 유입관;
    상기 측정용 프로브의 토출단과 상기 저장탱크 사이를 연결하는 토출관;
    상기 유입관 일측에 구비되어 상기 유입관, 상기 측정용 프로브, 상기 토출관을 순환하는 순환유체의 순환동력을 제공하는 순환펌프;
    상기 토출관 일측에 구비되어 상기 측정용 프로브에서 토출된 순환유체를 냉각시키는 열교환기; 및
    상기 대류전열부에 삽입된 측정용 프로브에 침적되는 클링커의 양을 측정하는 측정부;
    를 포함하고,
    상기 측정용 프로브는
    타측 일단에 유입관이 연결되는 유입단과, 일측 끝단에 구비되는 개방구를 갖는 내관; 및
    타측 일단에 토출관이 연결되는 토출단을 갖는 외관을 포함하고,
    순환유체가 상기 유입단을 통해 내관 내부로 유입되어 타측에서 일측으로 유동되고, 상기 내관과 상기 외관 사이공간의 일측에서 타측으로 유동되어 상기 토출단을 통해 토출관으로 토출되는 것을 특징으로 하는,
    고형연료 전용 유동층 보일러 내의 대류전열부에서 발생하여 튜브에 침적되는 클링커의 양을 측정하기 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측정용 프로브는
    상기 내관의 내부 공간에 표면온도측정부를 더 포함하는 것인, 고형연료 전용 유동층 보일러 내의 대류전열부에서 발생하여 튜브에 침적되는 클링커의 양을 측정하기 위한 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 측정부는 상기 대류전열부에 삽입된 프로브의 일측에 형성된 압력 센서 또는 온도 센서를 포함하는 것인, 고형연료 전용 유동층 보일러 내의 대류전열부에서 발생하여 튜브에 침적되는 클링커의 양을 측정하기 위한 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 클링커의 양을 측정하기 위한 장치는 상기 압력 센서 또는 온도 센서에서 측정된 값을 변환하여 실시간으로 관측 가능하게 출력해주는 표시부를 더 포함하는 것인, 고형연료 전용 유동층 보일러 내의 대류전열부에서 발생하여 튜브에 침적되는 클링커의 양을 측정하기 위한 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 유입관 일측에 구비되어 상기 측정용 프로브로 유입되는 순환유체의 온도를 실시간으로 측정하는 제1온도센서와, 유입되는 순환유체의 압력을 실시간으로 측정하는 제1압력계와, 유입되는 순환유체의 유량을 실시간으로 측정하는 유량계; 및
    상기 토출관 일측에 구비되어, 상기 측정용 프로브에서 토출된 순환유체의 온도를 실시간으로 측정하는 제2온도센서와, 토출된 순환유체의 압력을 실시간으로 측정하는 제2압력계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    고형연료 전용 유동층 보일러 내의 대류전열부에서 발생하여 튜브에 침적되는 클링커의 양을 측정하기 위한 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    순환유체의 유량을 변동시키는 유량조절밸브를 더 포함하고,
    상기 표면온도측정부와, 상기 제1온도센서, 상기 제2온도센서, 상기 제1압력계, 상기 제2압력계 및 상기 유량계에서 측정된 값을 기반으로 상기 열교환기와 순환펌프, 유량조절밸브를 제어하여 상기 표면온도가 설정된 값이 되도록 조절하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    고형연료 전용 유동층 보일러 내의 대류전열부에서 발생하여 튜브에 침적되는 클링커의 양을 측정하기 위한 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 외관은 보일러 내 튜브와 동일한 재질인 것인, 고형연료 전용 유동층 보일러 내의 대류전열부에서 발생하여 튜브에 침적되는 클링커의 양을 측정하기 위한 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 프로브는 상기 대류전열부의 외벽의 삽입공을 통해 탈착 가능한 것인, 고형연료 전용 유동층 보일러 내의 대류전열부에서 발생하여 튜브에 침적되는 클링커의 양을 측정하기 위한 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 순환유체는 상기 프로브 외관의 온도를 보일러 내 튜브의 온도와 동일하게 하기 위한 것인, 고형연료 전용 유동층 보일러 내의 대류전열부에서 발생하여 튜브에 침적되는 클링커의 양을 측정하기 위한 장치.
  10. 제1항의 고형연료 전용 유동층 보일러 내의 대류전열부에서 발생하여 튜브에 침적되는 클링커의 양을 측정하기 위한 장치를 이용하여 튜브에 침적되는 클링커의 양을 측정하는 방법.
  11. 제1항의 클링커의 양을 측정하기 위한 장치; 및
    상기 장치의 제어부와 연계되어, 상기 장치의 측정용 프로브가 대류전열부 내부에 노출된 시간, 상기 측정용 프로브의 표면온도에 따른 클링커의 침적 정도를 분석하여 데이터베이스화하는 분석수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고형연료 전용 유동층 보일러 내의 대류전열부에서 발생하여 튜브에 침적되는 클링커 분석시스템.
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