KR102015928B1 - 플라이 애쉬 포집 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라이 애쉬를 효율적으로 포집할 수 있는 플라이 애쉬 포집 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 플라이 애쉬 포집 장치는 연소 가스가 이동하는 덕트 내에 설치된 플라이 애쉬 포집 장치로서, 상기 덕트와 연결되되 상기 덕트의 하부에 설치되어 플라이 애쉬를 포집하는 호퍼, 및 상기 호퍼의 입구부에 설치되며 복수의 개구가 형성된 비산 차단부를 포함하고, 상기 비산 차단부는 중력 방향에 대하여 경사진 상면을 갖는 복수의 가이드 부재들을 포함하고, 상기 가이드 부재 사이에 개구가 형성될 수 있다.

Description

플라이 애쉬 포집 장치{FLY ASH CAPTURE APPARATUS}

본 발명은 발전소 등에서 연소 시에 발생되는 가스에서 플라이 애쉬를 포집하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 화력 발전소에서는 석탄(coal) 연료의 연소시에 환경적으로 유해한 물질을 함유하는 가스를 엄청난 양으로 발생시키게 되며, 이러한 연소가스에는 플라이 애쉬(fly ash)라고 하는 분진 입자들을 함유한다. 플라이 애쉬는 응집에 의해 큰 입경으로 성장하여 조대 입자(large particle)를 포함할 수 있다.

조대 입자의 크기는 일반적으로 100㎛ 내지 150㎛에 이르며 혼소율과 보일러의 온도에 따라 발생할 수 있는 조대 입자의 경우는 크기가 150mm까지 이를 수 있다. 플라이 애쉬는 연소 시에 발생하여 에어로졸(aerosol) 형태로 다니게 되는데, 이러한 에어로졸에 대한 특성은 현재 많은 연구 기관에서 연구되고 있다. 10㎛ 이상의 플라이 애쉬는 유체의 움직임을 잘 따라가지 못하는 특성이 있다. 이러한 에어로졸의 운동 특성은 크기에 따른 관성에 영향을 받고, 관성은 입자의 지름의 제곱에 비례하기 때문에, 입자의 크기가 커질 수록 크기의 제곱에 비례하는 관성이 가해지게 된다.

화력 발전소에서는 환경적으로 유해물질의 방출을 줄이기 위해 플라이 애쉬와 같은 유해한 물질을 함유하는 연도 가스(flue gases)를 대기에 배출하기 전에 정화시킬 의무가 있다. 오염물질의 특성에 따라 연도가스를 정화하기 위한 여러 가지 방법이 개발되어 왔으며, 비회 플라이 애쉬의 경우는 전기 집진장치(ESP), 직물필터(FF), 또는 습식 스크러버로 제거될 수 있다.

모든 분진을 전기 집진장치로 제거하면 효율이 저하되는 문제가 발생할 수 있는바, 플라이 애쉬가 전기 집진장치로 진입하기 전에 호퍼(Hopper)에 의하여 포집된다. 그러나, 호퍼 벽면에서 국부적으로 큰 속도장이 발생하면 플라이 애쉬가 재비산되어 포집 효율이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.

대한민국 등록특허 제10-1656609호(2016.09.09) 일본국 등록특허 제4151896호(2008.07.11)

상기한 바와 같은 기술적 배경을 바탕으로, 본 발명은 플라이 애쉬를 효율적으로 포집할 수 있는 플라이 애쉬 포집 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 플라이 애쉬 포집 장치는 연소 가스가 이동하는 덕트 내에 설치된 플라이 애쉬 포집 장치로서, 상기 덕트와 연결되되 상기 덕트의 하부에 설치되어 플라이 애쉬를 포집하는 호퍼, 및 상기 호퍼의 입구부에 설치되며 복수의 개구가 형성된 비산 차단부를 포함하고, 상기 비산 차단부는 중력 방향에 대하여 경사진 상면을 갖는 복수의 가이드 부재들을 포함하고, 상기 가이드 부재 사이에 개구가 형성될 수 있다.

여기서, 상기 비산 차단부는 상기 가이드 부재들을 상하 방향으로 이동시키는 이송부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 비산 차단부는 상기 가이드 부재들에 고정되어 상기 가이드 부재들을 지지하는 지지 프레임과 상기 지지 프레임과 상기 이송부를 연결하는 연결 막대를 더 포함하고, 상기 호퍼에는 상기 연결 막대가 삽입되는 장공이 형성되며, 상기 장공은 상기 호퍼의 높이 방향으로 이어져 형성될 수 있다.

또한, 상기 플라이 애쉬 포집 장치는 제1 방향으로 이어진 제1 덕트와 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이어진 제2 덕트를 포함하고, 상기 호퍼는 상기 제1 덕트와 상기 제2 덕트가 연결되는 연결부에서 상기 제1 덕트에 연결될 수 있다.

또한, 상기 가이드 부재의 상면이 중력방향에 대하여 이루는 경사각은 30도 내지 60도로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 가이드 부재들은 서로 다른 높이를 갖도록 형성되며, 상기 제2 덕트 쪽으로 갈수록 상기 가이드 부재들의 높이는 점진적으로 증가하도록 형성도리 수 있다.

또한, 상기 가이드 부재는 푹방향 중앙부분의 높이가 폭방향 측단의 높이보다 더 작게 형성될 수 있다.

또한, 상기 가이드 부재에는 복수의 홀이 형성될 수 있다.

또한, 상기 홀의 하부에는 상기 홀을 감싸는 가이드 리브가 돌출 형성될 수 있다.

또한, 상기 가이드 리브는 이어져 형성되어 안내 공간을 형성하고, 상기 안내 공간의 단면적은 아래로 갈수록 점진적으로 증가하도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 비산 차단부는 상기 가이드 부재의 하부에 위치하는 보조 플레이트를 더 포함하고, 상기 보조 플레이트는 상기 가이드 부재의 사이 공간에 대응되는 하부에 위치할 수 있다.

또한, 상기 가이드 부재의 상면이 중력방향에 대하여 이루는 제1 경사각은 상기 보조 플레이트의 상면이 상기 중력방향에 대하여 이루는 제2 경사각보다 더 크게 형성될 수 있다.

또한, 상기 제2 경사각은 상기 제1 경사각의 0.5배 내지 0.9배로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 가이드 부재는 아래로 갈수록 두께가 점진적으로 감소하도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 가이드 부재의 상면이 중력방향에 대하여 이루는 제1 경사각은 상기 가이드 부재의 하면이 중력방향에 대하여 이루는 제2 경사각 보다 더 작게 형성될 수 있다.

또한, 상기 개구의 단면적은 아래로 갈수록 점진적으로 증가하도록 형성될 수 있다.

상기한 바와 같은 플라이 애쉬 포집 장치에 의하면 가이드 부재가 플라이 애쉬의 유속을 감소시키고, 가이드 부재의 아래로 이동한 플라이 애쉬가 재비산하는 것을 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라이 애쉬 포집 장치가 설치된 화력 발전소 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라이 애쉬 포집 장치를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라이 애쉬 포집 장치의 일부를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 비산 차단부를 도시한 사시도이다.
도 5a는 종래에 따른 호퍼에서 플라이 애쉬의 유속을 나타낸 그래프이며, 도 5b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 호푸에서 플라이 애쉬의 유속을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라이 애쉬 포집 장치의 입자 크기에 따른 포집 효율을 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예의 변형예에 따른 애쉬 포집 장치를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라이 애쉬 포집 장치의 일부를 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라이 애쉬 포집 장치의 일부를 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 다른 플라이 애쉬 포집 장치의 가이드 부재를 잘라 본 종단면도이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 플라이 애쉬 포집 장치의 일부를 도시한 사시도이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 플라이 애쉬 포집 장치의 일부를 도시한 종단면도이다.
도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 플라이 애쉬 포집 장치의 일부를 도시한 종단면도이다.
도 14는 본 발명의 제6 실시예에 따른 플라이 애쉬 포집 장치의 일부를 도시한 종단면도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.

이하에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라이 애쉬 포집 장치에 대해서 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라이 애쉬 포집 장치가 설치된 화력 발전소 시스템의 구성을 나타낸 도면이며, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라이 애쉬 포집 장치를 아래에서 본 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 제1 실시예에 따른 화력 발전소 시스템(1000)은 석탄을 주원료로 하는 석탄 화력 발전소 시스템으로 이루어질 수 있다. 화력 발전소 시스템(1000)은 보일러(1100), 절탄기(Economizer)(1200), 절탄기 호퍼(1300), 탈질 설비(1400), 및 플라이 애쉬 포집 장치(100)를 포함할 수 있다.

보일러(1100)는 석탄을 연소하여 열을 발생시키며 절탄기(1200)는 보일러(1100)에서 배출되는 연소 가스를 이용하여 급수를 가열한다. 절탄기 호퍼(1300)는 절탄기(1200)와 탈질 설비(1400) 사이에 설치되어 탈질 설비(1400)로 이동하는 연소 가스에서 조대 입자를 포집한다.

탈질 설비(1400)는 촉매를 이용하여 질소산화물을 분리 제거하는 SCR 탈질 장치(Selective Catalytic NOx Reduction System)로 이루어질 수 있다. 플라이 애쉬 포집 장치(100)는 탈질 설비(1400)의 후단에 연결 설치되며 호퍼(150)를 구비하여 탈질 설비(1400)에서 배출되는 연소 가스에서 플라이 애쉬를 포집한다.

여기서 연소 가스는 보일러(1100)에서 발생되어 절탄기(1200)에서 열교환 후에 절탄기 호퍼(1300)와 탈질 설비(1400)를 거쳐 플라이 애쉬 포집 장치(100)로 유동한다. 상기한 화력 발전소 시스템(1000)은 예시적인 것이며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니고 다양한 형태로 변형될 수 있다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라이 애쉬 포집 장치의 일부를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 비산 차단부를 도시한 사시도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라이 애쉬 포집 장치(100)는, 화력 발전소의 연소시 발생되는 플라이 애쉬를 포집하기 위해 마련된 것이다. 플라이 애쉬 포집 장치(100)는 제1 덕트(110), 제2 덕트(120), 호퍼(150), 및 비산 차단부(130)를 포함할 수 있다.

덕트는 제1 덕트(110)와 제2 덕트(120)를 포함하며, 제1 덕트(110)는 탈질 설비(1400)와 연결될 수 있으며, 제1 방향으로 이어져 형성될 수 있다. 여기서 제1 방향은 중력방향과 평행한 방향으로 이루어질 수 있다. 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 방향은 중력방향에 대하여 경사진 방향이 될 수도 있다.

제2 덕트(120)는 제1 덕트(110)에 연결 설치되며 제1 방향과 교차하는 방향으로 이어져 형성될 수 있다. 여기서 제2 방향은 중력방향에 수직인 방향으로서 지면과 평행한 방향이 될 수 있다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 제2 방향은 지면에 대하여 경사진 방향이 될 수도 있다.

연소 가스는 제1 덕트(110)에서 제2 덕트(120)로 진행하며, 제1 덕트(110)와 제2 덕트(120)가 교차하는 부분에서 중력에 의하여 플라이 애쉬가 포집된다. 호퍼(150)는 제1 덕트(110)와 제2 덕트(120)가 연결되는 연결부(140)에서 제1 덕트(110)에 연결 설치되며 제1 덕트(110) 및 제2 덕트(120)보다 더 아래에 위치한다. 호퍼(150)는 플라이 애쉬를 포집하기 위해 설치된 것으로, 제1 덕트(110)의 하부에는 하나 또는 복수개의 호퍼(150)가 설치될 수 있다.

또한, 본 제1 실시예에서는 호퍼(150)가 탈질 설비(1400)의 후단에 연결 설치된 것으로 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며 도 7에 도시된 바와 같이 플라이 애쉬 포집 장치(101)는 절탄기(1200)의 후단에 연결 설치될 수도 있으며, 제1 덕트(112)와 제2 덕트(121)가 연결된 부분(141)에 복수개의 호퍼(151)가 설치될 수 있다. 또한, 이 경우 제1 덕트(112)는 중력 방향에 대하여 경사진 측면을 구비할 수 있다.

호퍼(150)는 사각 깔때기 형상을 가지고 있으며, 아래로 갈수록 단면적이 점진적으로 감소한다. 한편, 호퍼(150)에는 상하방향으로 단면적이 균일한 도입부(151)가 형성될 수 있다.

비산 차단부(130)는 호퍼(150)의 도입부(151)에 설치되는데, 복수의 가이드 부재(131)와 가이드 부재들(131)을 상하 방향으로 이동시키는 이송부(136), 가이드 부재들(131)을 지지하는 지지 프레임(132), 지지 프레임(132)과 이송부(136)를 연결하는 연결 막대(135)을 포함할 수 있다.

가이드 부재들(131)은 판 형태로 이루어지며, 특히 사각판으로 이루어질 수 있다. 가이드 부재들(131)은 중력방향에 대하여 경사지게 형성될 수 있는데, 가이드 부재(131)의 중심축뿐만 아니라 가이드 부재(131)의 상면도 중력 방향에 대하여 경사지게 형성된다. 여기서 가이드 부재(131)의 상면이 중력방향에 대하여 이루는 경사각(A1)은 30도 내지 60도로 이루어질 수 있다.

가이드 부재들(131)은 간격을 두고 이격 배치되며 서로 평행하게 배치될 수 있다. 가이드 부재들(131) 사이에는 플라이 애쉬가 통과할 수 있도록 복수의 개구(134)가 형성되는데, 개구(134)는 호퍼(150)의 일측 측단에서 타측 측단까지 이어져 형성될 수 있다.

지지 프레임(132)은 가이드 부재들(131)의 측단에 고정되어 복수의 가이드 부재들(131)을 고정한다. 지지 프레임(132)은 가이드 부재들(131)의 양쪽 측단에 고정 설치될 수 있다. 연결 막대(135)는 지지 프레임(132)과 이송부(136)를 연결하며, 굽어진 막대로 이루어질 수 있다. 이송부(136)는 액츄에이터로 이루어질 수 있으며, 지지 프레임(132)과 연결 막대(135)를 매개로 가이드 부재(131)를 상하방향으로 이동시킨다. 이를 위해서 호퍼(150)에는 호퍼(150)의 높이 방향으로 길게 이어진 장공(154)이 형성될 수 있으며, 장공(154)에는 연결 막대(135)가 삽입될 수 있다.

상기한 바와 같이 본 제1 실시예에 따르면 가이드 부재(131)가 플라이 애쉬의 유속을 감소시키고, 가이드 부재(131) 아래로 이동한 플라이 애쉬가 재비산하는 것을 감소시킬 수 있다.

도 5a에 도시된 바와 같이 비산 차단부가 없는 경우에는 호퍼의 벽면 근처에서 유속이 크고 재비산이 발생하는 것을 알 수 있다. 그러나 도 5b에 도시된 바와 같이 비산 차단부(130)가 설치되면 플라이 애쉬의 유속이 현저히 감소되는 것을 알 수 있다.

한편, 제1 덕트(110)에는 유속을 측정하는 센서가 설치될 수 있는데, 플라이 애쉬의 유속이 강한 경우에는 이송부를 이용하여 가이드 부재를 상부로 이동시킬 수 있다. 가이드 부재(131)가 상부로 이동하면 가이드 부재가 유속이 강한 부분과 접촉하므로 가이드 부재(131)에 의하여 연소 가스의 유속이 더욱 감소하여 플라이 애쉬의 포집 효율이 향상될 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 제1 실시예에 따른 플라이 애쉬 포집 장치(100)는 종래에 비하여 포집 효율이 향상된 것을 확인할 수 있으며, 특히 400㎛ 이상의 직경을 갖는 입자의 포집에 있어서 효율이 현저히 향상된 것을 확인할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라이 애쉬 포집 장치에 대해서 설명한다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라이 애쉬 포집 장치의 일부를 도시한 사시도이고, 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라이 애쉬 포집 장치의 일부를 도시한 단면도이다.

도 8 및 도 9를 참조하여 설명하면, 본 제2 실시예에 따른 플라이 애쉬 포집 장치(200)는 가이드 부재(210)를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 다른 플라이 애쉬 포집 장치와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구조에 대한 중복 설명은 생략한다.

본 제2 실시예에 따른 플라이 애쉬 포집 장치(200)는 서로 교차하도록 설치된 제1 덕트(210)와 제2 덕트(220), 제1 덕트(210)와 제2 덕트(220)가 교차하는 부분에 연결 설치된 호퍼(250), 호퍼(250) 내에 설치된 복수의 가이드 부재(210)를 포함한다.

가이드 부재(210)는 판 형상으로 이루어지며, 복수의 가이드 부재들(210)이 중력 방향에 경사지게 배치된다. 가이드 부재(210)에는 가이드 부재(210)를 두께 방향으로 관통하는 복수의 홀(235)이 형성될 수 있다. 홀(235)들이 이루는 면적의 합은 가이드 부재(210)의 전체 면적으로 30% 내지 70%로 이루어질 수 있다. 홀(235)은 원형의 단면을 갖도록 형성될 수 있으며, 가이드 부재(210)에 전체적으로 고르게 배치된다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 홀은 사각형, 삼각형, 오각형, 타원형 등 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.

가이드 부재(210)를 설치하면 플라이 애쉬의 유속을 감소시킬 수 있으나, 가이드 부재(210)와 접촉한 플라이 애쉬가 가이드 부재(210)에 적층되거나, 플라이 애쉬가 가이드 부재(210)에 충격한 후 재비산하는 문제가 발생할 수 있다.

그러나 본 제2 실시예와 같이 가이드 부재(210)에 복수의 홀(235)이 형성되면 홀(235)을 통해서 플라이 애쉬가 호퍼(250)로 유입될 수 있으며, 가이드 부재(210)가 플라이 애쉬의 유속을 감소시키면서도 가이드 부재(210)와 플라이 애쉬의 접촉을 최소화할 수 있다.

한편, 가이드 부재(210)는 푹방향 중앙부분의 높이가 폭방향 측단의 높이보다 더 작게 형성될 수 있다. 가이드 부재(210)의 푹방향 중앙부분의 높이는 가이드 부재(210)의 폭방향 측단의 높이의 0.5배 내지 0.9배로 이루어질 수 있다. 또한 가이드 부재(210)는 폭방향 중앙에서 측단으로 갈수록 높이가 점진적으로 증가하도록 가이드 부재(210)의 상단이 경사지게 형성될 수 있다.

도 5b에 도시된 바와 같이 가이드 부재(210)가 설치된 경우에도 호퍼(250)의 벽면 근처의 유속은 중앙부분 보다 큰 것으로 나타나는 바, 본 제2 실시예와 같이 가이드 부재(210)의 측단의 높이가 더 크게 형성되면 플라이 애쉬의 유속을 더욱 효율적으로 감소시킬 수 있다.

이하에서는 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라이 애쉬 포집 장치에 대해서 설명한다.

도 10은 본 발명의 제3 실시예에 다른 플라이 애쉬 포집 장치의 가이드 부재를 잘라 본 종단면도이다.

도 10을 참조하여 설명하면, 본 제3 실시예에 따른 플라이 애쉬 포집 장치는 가이드 부재(330)를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 다른 플라이 애쉬 포집 장치와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구조에 대한 중복 설명은 생략한다.

본 제3 실시예에 따른 가이드 부재(330)는 중력 방향에 대하여 경사지게 설치되되, 가이드 부재(330)에는 복수의 홀(335)이 형성되며, 홀(335)의 하부에는 홀(335)을 감싸는 가이드 리브(336)가 형성된다. 복수의 홀(335)은 가이드 부재(330) 상에 균일하게 배열되며 원형의 단면을 가질 수 있다.

가이드 리브(336)는 홀(335)의 둘레 방향을 따라 이어져 형성되며 홀(335)의 하부에서 안내 공간(332)을 형성한다. 가이드 리브(336)는 원형의 횡단면을 갖도록 이어져 형성될 수 있다. 가이드 리브(336)는 홀(335)의 중심에서 외측을 향하는 방향으로 경사지게 형성되는데, 이에 따라 안내 공간(332)의 단면적은 아래로 갈수록 점진적으로 증가한다.

본 제3 실시예와 같이 가이드 리브(336)가 형성되고, 가이드 리브가 형성하는 안내 공간이 하부로 갈수록 점진적으로 확장되면 홀을 통해서 아래로 이동하는 플라이 애쉬의 속도가 감소하여 홀을 통과한 플라이 애쉬가 재비산하는 것을 방지할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 제4 실시예에 따른 플라이 애쉬 포집 장치에 대해서 설명한다.

도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 플라이 애쉬 포집 장치의 일부를 도시한 사시도이고, 도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 플라이 애쉬 포집 장치의 일부를 도시한 종단면도이다.

도 11, 및 도 12를 참조하여 설명하면, 본 제4 실시예에 따른 플라이 애쉬 포집 장치(400)는 가이드 부재(430)와 보조 플레이트(460)를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 다른 플라이 애쉬 포집 장치와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구조에 대한 중복 설명은 생략한다.

본 제4 실시예에 따른 플라이 애쉬 포집 장치(400)는 세워져 설치된 제1 덕트(410)와, 제1 덕트(410)에 교차하는 방향으로 연결된 제2 덕트(420)와, 제1 덕트(410)와 제2 덕트(420)가 교차하는 부분에 설치된 호퍼(450)와, 호퍼(450) 내에 설치된 복수의 가이드 부재(430)와 보조 플레이트(460)를 포함할 수 있다. 가이드 부재(430)는 판상으로 이루어지며 중력 방향에 대하여 경사지게 배치된다. 가이드 부재(430)의 상면은 중력 방향에 대하여 제1 경사각(A1)으로 경사지게 배치될 수 있으며, 복수의 가이드 부재들(430)은 평행하게 배치될 수 있다.

한편, 보조 플레이트(460)는 가이드 부재(430)의 아래에 배치되는데, 보조 플레이트(460)는 가이드 부재(430) 사이에 형성되는 공간에 대응되는 하부에 위치된다. 보조 플레이트(460)는 중력 방향에 대하여 경사지게 배치되며 보조 플레이트(460)의 상면은 중력 방향에 대하여 제2 경사각(A2)으로 경사지게 배치된다.

제1 경사각(A1)은 제2 경사각(A2)보다 더 크게 형성되는데, 제2 경사각(A2)은 제1 경사각(A1)의 0.5배 내지 0.9배로 이루어질 수 있다. 제2 경사각(A2)은 제1 경사각(A1)의 0.5 보다 더 작으면 유속을 감소키는 효과가 미미하고, 제2 경사각(A2)이 제1 경사각(A1)의 0.9배 보다 더 크면 보조 플레이트(460)가 플라이 애쉬의 흐름을 방해하는 문제가 발생할 수 있다.

본 제4 실시예와 같이 서로 다른 경사각을 갖는 가이드 부재(430)와 보조 플레이트(460)가 상하로 배치되면 플라이 애쉬의 유속을 단계적으로 감소시켜서 플라이 애쉬의 포집 효율이 더욱 향상될 수 있다.

본 제4 실시예에 의하면 가이드 부재(430)에 의하여 속도가 감소된 플라이 애쉬가 가이드 부재(430) 사이의 개구(435)를 통과하여 보조 플레이트(460) 사이의 개구(465)로 유입된다. 이때, 이미 유속이 감소된 플라이 애쉬는 더욱 세워져 설치된 보조 플레이트(460) 사이의 개구(465)로 유입되면서 유속이 감소되며 보조 플레이트(460)는 플라이 애쉬들과의 접촉을 최소화하면서 효율적으로 플라이 애쉬의 유속을 감소시킬 수 있다.

이하에서는 본 발명의 제5 실시예에 따른 플라이 애쉬 포집 장치에 대해서 설명한다.

도 13은 본 발명의 제5 실시예에 다른 플라이 애쉬 포집 장치의 가이드 부재를 잘라 본 종단면도이다.

도 13을 참조하여 설명하면, 본 제5 실시예에 따른 플라이 애쉬 포집 장치(500)는 가이드 부재(530)를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 다른 플라이 애쉬 포집 장치와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구조에 대한 중복 설명은 생략한다.

본 제5 실시예에 따른 플라이 애쉬 포집 장치(500)는 세워져 설치된 제1 덕트(510)와, 제1 덕트(510)에 교차하는 방향으로 연결된 제2 덕트(520)와, 제1 덕트(510)와 제2 덕트(520)가 교차하는 부분에 설치된 호퍼(550)와 호퍼(550) 내에 설치된 복수의 가이드 부재들(530)을 포함한다.

가이드 부재들(530)은 중력 방향에 대하여 경사지게 배치되는데, 가이드 부재(530)는 아래로 갈수록 두께가 점진적으로 감소하도록 형성된다. 즉, 가이드 부재들(530)은 하루 갈수록 두께가 감소하는 ?지(wedge) 형상으로 이루어질 수 있다.

이를 위해서 가이드 부재(530)의 상면(531)이 중력 방향과 이루는 제1 경사각(A3)은 가이드 부재(530)의 하면(532)이 중력 방향에 대하여 이루는 제2 경사각(A4)보다 더 작게 형성될 수 있다. 제1 경사각(A3)은 제2 경사각(A4)의 0.7배 내지 0.95배로 이루어질 수 있다.

이에 따라 개구(540)는 상부에 형성된 입구의 넓이가 하부에 형성된 출구의 넓이보다 더 작게 형성되며, 개구(540)의 단면적은 아래로 갈수록 점진적으로 증가하도록 형성될 수 있다.

본 제5 실시예와 같이 개구(540)의 단면적이 아래로 갈수록 증가하면 하부로 갈수록 플라이 애쉬의 속도가 감소하여 개구로 진입한 플라이 애쉬가 재비산되는 것을 효율적으로 감소시킬 수 있다.

이하에서는 본 발명의 제6 실시예에 따른 플라이 애쉬 포집 장치에 대해서 설명한다.

도 14는 본 발명의 제6 실시예에 따른 플라이 애쉬 포집 장치의 일부를 도시한 종단면도이다.

도 14를 참조하여 설명하면, 본 제6 실시예에 따른 플라이 애쉬 포집 장치(600)는 가이드 부재들(631, 632, 633, 634)을 제외하고는 상기한 제1 실시예에 다른 플라이 애쉬 포집 장치와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구조에 대한 중복 설명은 생략한다.

본 제6 실시예에 따른 플라이 애쉬 포집 장치(600)는 세워져 설치된 제1 덕트(610)와, 제1 덕트(610)에 교차하는 방향으로 연결된 제2 덕트(620)와, 제1 덕트(610)와 제2 덕트(620)가 연결된 부분에 설치된 호퍼(650)와 호퍼(650) 내에 설치된 복수의 가이드 부재들(631, 632, 633, 634)을 포함한다.

가이드 부재들(631, 632, 633, 634)은 중력 방향에 대하여 경사지게 배치되는데, 가이드 부재들(631, 632, 633, 634)은 서로 다른 높이를 갖도록 형성된다. 즉, 제2 덕트(620)와 가장 인접한 부분의 가이드 부재(634)의 높이는 제2 덕트(620)에서 멀리 배치된 가이드 부재들(631, 632, 633)의 높이보다 더 크게 형성될 수 있다. 또한, 가이드 부재들(631, 632, 633, 634)은 제2 덕트(620) 쪽으로 갈수록 더 큰 높이를 갖도록 형성될 수 있으며, 가이드 부재들(632, 633, 634)의 상단은 호퍼의 상단보다 더 돌출되도록 형성될 수 있다.

도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 제2 덕트(620)와 인접한 부분에서 플라이 애쉬의 유속이 상대적으로 더 큰 것을 확인할 수 있다. 본 제6 실시예와 같이 가이드 부재들(631, 632, 633, 634)의 높이가 제2 덕트(620) 쪽으로 갈수록 더 크게 형성되면 상대적으로 높은 유속 분포를 갖는 부분에서 플라이 애쉬들의 속도를 효율적으로 감소시킬 수 있다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

1000: 화력 발전소 시스템
1100: 보일러
1200: 절탄기
1300: 절탄기 호퍼
1400: 탈질 설비
100, 101, 200, 400, 500, 600: 플라이 애쉬 포집 장치
110, 112, 210, 410, 510, 610: 제1 덕트
120, 121, 220, 420, 520, 620: 제2 덕트
130: 비산 차단부
131, 210, 330, 430, 530, 631, 632, 633, 634: 가이드 부재
132: 지지 프레임
134, 435, 540: 개구
135: 연결 막대
136: 이송부
150, 151, 250, 350, 450, 550: 호퍼
151: 도입부
235, 335: 홀
332: 안내 공간
336: 가이드 리브
460: 보조 플레이트

Claims (16)

1. 연소 가스가 이동하는 덕트 내에 설치된 플라이 애쉬 포집 장치에 있어서,
   상기 덕트와 연결되되 상기 덕트의 하부에 설치되어 플라이 애쉬를 포집하는 호퍼; 및
   상기 호퍼의 입구부에 설치되며 복수의 개구가 형성된 비산 차단부;
   를 포함하고,
   상기 비산 차단부는 중력 방향에 대하여 경사진 상면을 갖는 복수의 가이드 부재들을 포함하고, 상기 가이드 부재 사이에 개구가 형성되며,
   상기 비산 차단부는 상기 가이드 부재들을 상하 방향으로 이동시키는 이송부를 더 포함하고,
   상기 이송부는 유속의 변화에 따라 상기 가이드 부재를 상하 방향으로 이동시키는, 플라이 애쉬 포집 장치.
2. 삭제
3. 제1 항에 있어서,
   상기 비산 차단부는 상기 가이드 부재들에 고정되어 상기 가이드 부재들을 지지하는 지지 프레임과 상기 지지 프레임과 상기 이송부를 연결하는 연결 막대를 더 포함하고, 상기 호퍼에는 상기 연결 막대가 삽입되는 장공이 형성되며, 상기 장공은 상기 호퍼의 높이 방향으로 이어진, 플라이 애쉬 포집 장치.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 플라이 애쉬 포집 장치는 제1 방향으로 이어진 제1 덕트와 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이어진 제2 덕트를 포함하고,
   상기 호퍼는 상기 제1 덕트와 상기 제2 덕트가 연결되는 연결부에서 상기 제1 덕트에 연결된, 플라이 애쉬 포집 장치.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 가이드 부재의 상면이 중력방향에 대하여 이루는 경사각은 30도 내지 60도인, 플라이 애쉬 포집 장치.
6. 제4 항에 있어서,
   상기 가이드 부재들은 서로 다른 높이를 갖도록 형성되며, 상기 제2 덕트 쪽으로 갈수록 상기 가이드 부재들의 높이는 점진적으로 증가하도록 형성된, 플라이 애쉬 포집 장치.
7. 제1 항에 있어서,
   상기 가이드 부재는 푹방향 중앙부분의 높이가 폭방향 측단의 높이보다 더 작게 형성된, 플라이 애쉬 포집 장치.
8. 연소 가스가 이동하는 덕트 내에 설치된 플라이 애쉬 포집 장치에 있어서,
   상기 덕트와 연결되되 상기 덕트의 하부에 설치되어 플라이 애쉬를 포집하는 호퍼; 및
   상기 호퍼의 입구부에 설치되며 복수의 개구가 형성된 비산 차단부;
   를 포함하고,
   상기 비산 차단부는 중력 방향에 대하여 경사진 상면을 갖는 복수의 가이드 부재들을 포함하고, 상기 가이드 부재 사이에 개구가 형성되며,
   상기 가이드 부재에는 복수의 홀이 형성된, 플라이 애쉬 포집 장치.
9. 제8 항에 있어서,
   상기 홀의 하부에는 상기 홀을 감싸는 가이드 리브가 돌출 형성된, 플라이 애쉬 포집 장치.
10. 제9 항에 있어서,
    상기 가이드 리브는 이어져 형성되어 안내 공간을 형성하고, 상기 안내 공간의 단면적은 아래로 갈수록 점진적으로 증가하도록 형성된, 플라이 애쉬 포집 장치.
11. 제1 항에 있어서,
    상기 비산 차단부는 상기 가이드 부재의 하부에 위치하는 보조 플레이트를 더 포함하고, 상기 보조 플레이트는 상기 가이드 부재의 사이 공간에 대응되는 하부에 위치하는, 플라이 애쉬 포집 장치.
12. 연소 가스가 이동하는 덕트 내에 설치된 플라이 애쉬 포집 장치에 있어서,
    상기 덕트와 연결되되 상기 덕트의 하부에 설치되어 플라이 애쉬를 포집하는 호퍼; 및
    상기 호퍼의 입구부에 설치되며 복수의 개구가 형성된 비산 차단부;
    를 포함하고,
    상기 비산 차단부는 중력 방향에 대하여 경사진 상면을 갖는 복수의 가이드 부재들을 포함하고, 상기 가이드 부재 사이에 개구가 형성되며,
    상기 비산 차단부는 상기 가이드 부재의 하부에 위치하는 보조 플레이트를 더 포함하고, 상기 보조 플레이트는 상기 가이드 부재의 사이 공간에 대응되는 하부에 위치하며,
    상기 가이드 부재의 상면이 중력방향에 대하여 이루는 제1 경사각은 상기 보조 플레이트의 상면이 상기 중력방향에 대하여 이루는 제2 경사각보다 더 크게 형성된, 플라이 애쉬 포집 장치.
13. 제12 항에 있어서,
    상기 제2 경사각은 상기 제1 경사각의 0.5배 내지 0.9배인, 플라이 애쉬 포집 장치.
14. 제1 항에 있어서,
    상기 가이드 부재는 아래로 갈수록 두께가 점진적으로 감소하도록 형성된, 플라이 애쉬 포집 장치.
15. 연소 가스가 이동하는 덕트 내에 설치된 플라이 애쉬 포집 장치에 있어서,
    상기 덕트와 연결되되 상기 덕트의 하부에 설치되어 플라이 애쉬를 포집하는 호퍼; 및
    상기 호퍼의 입구부에 설치되며 복수의 개구가 형성된 비산 차단부;
    를 포함하고,
    상기 비산 차단부는 중력 방향에 대하여 경사진 상면을 갖는 복수의 가이드 부재들을 포함하고, 상기 가이드 부재 사이에 개구가 형성되며,
    상기 가이드 부재의 상면이 중력방향에 대하여 이루는 제1 경사각은 상기 가이드 부재의 하면이 중력방향에 대하여 이루는 제2 경사각 보다 더 작게 형성된, 플라이 애쉬 포집 장치.
16. 제1 항에 있어서,
    상기 개구의 단면적은 아래로 갈수록 점진적으로 증가하도록 형성된, 플라이 애쉬 포집 장치.

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