KR102036183B1 - 순환 유동상 장치 - Google Patents

순환 유동상 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102036183B1
KR102036183B1 KR1020177030569A KR20177030569A KR102036183B1 KR 102036183 B1 KR102036183 B1 KR 102036183B1 KR 1020177030569 A KR1020177030569 A KR 1020177030569A KR 20177030569 A KR20177030569 A KR 20177030569A KR 102036183 B1 KR102036183 B1 KR 102036183B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat exchange
exchange chamber
fluidized bed
circulating fluidized
furnace wall
Prior art date
Application number
KR1020177030569A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180042150A (ko
Inventor
알렉산더 바움
마틴 티빌레
마틴 가이세크
Original Assignee
두산 렌트제스 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 두산 렌트제스 게엠베하 filed Critical 두산 렌트제스 게엠베하
Publication of KR20180042150A publication Critical patent/KR20180042150A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102036183B1 publication Critical patent/KR102036183B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B31/00—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus
    • F22B31/0007—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/54—Gasification of granular or pulverulent fuels by the Winkler technique, i.e. by fluidisation
    • C10J3/56—Apparatus; Plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/24—Supporting, suspending, or setting arrangements, e.g. heat shielding
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/02—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed
    • F23C10/04—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone
    • F23C10/08—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases
    • F23C10/10—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases the separation apparatus being located outside the combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/18—Details; Accessories
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/18—Details; Accessories
    • F23C10/20—Inlets for fluidisation air, e.g. grids; Bottoms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D13/00—Heat-exchange apparatus using a fluidised bed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/007—Auxiliary supports for elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2265/00—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
    • F28F2265/26—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for allowing differential expansion between elements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
  • Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)

Abstract

순환 유동상 장치로서, 외부 퍼니스 벽(10r)을 가지는 순환 유동상 퍼니스(10), 상기 외부 퍼니스 벽(10r)의 섹션에 마찰 결속되는 적어도 하나의 열교환 챔버(20) 및 상기 열교환 챔버(20)의 상부 천장(10c)에 대해서 거리를 두고 수평으로 연장하는 플랫폼(PL)을 포함하며, 상기 열교환 챔버(20)는, 상기 플랫폼(PL) 상에 배열되고, 상기 외부 퍼니스 벽(10r)에 피봇식으로 장착된 제1 단부(50f)로부터 상기 퍼니스 벽(10r)에서 멀어져 제2 단부(50s)로 연장되는 적어도 하나의 레버리지(50)와 상기 레버리지(50)의 제2 단부(50s)로부터 상기 외부 퍼니스 벽(10r)에 대해 오프셋된 상기 열교환 챔버(20)의 부분까지 하향 연장되는 체결부(60)에 의해서 지지된다.

Description

순환 유동상 장치
본 발명은 소위 순환 유동상 장치(CIRCULATING FLUIDIZED BED APPARATUS, CFBA)에 관한 것으로서, 그러한 장치의 주요 구성요소는:
- US 6,802,890 B2에 개시된 바와 같이, 연소기, 소각로, 보일러, 가스화 장치, 증기 발생기 등으로 설계된, 소위 순환 유동상 퍼니스(Circulating Fluidized Bed Furnace)(반응로) - CFBF - 를 포함한다. 전형적인 CFBF에서, 가스(공기)는 퍼니스의 투과성 화상-유사(grate-like) 하단부 지역을 통과하고, 그러한 화상(격자)은, 석탄, 모래 등과 같은 연료-유사 재료를 대부분 포함하는, 소위 소각 장입물인, 미립자 재료의 순환 유동상을 지지한다. 전형적인 적용예에서, 통기는, 공기 및/또는 가스를 퍼니스 공간 내에 존재하는 미립자 재료 내로 공급하는 상응하는 노즐에 의해서 달성된다. 통기된 미립자 재료/연료 혼합물(공기 격실)은 소각 프로세스 및 효율성을 향상시킬 수 있다.
연소실(반응실)을 형성하는 퍼니스의 외부 벽은 일반적으로, 팬을 사이에 가지거나 가지지 않는 용접된 관들을 포함하는, 소위 관 벽이다. 동작 중에, 퍼니스 벽의 관/파이프를 냉각시키기 위해서 그리고 추가적인 목적을 위해서 그로부터 열을 이송하기 위해서, 물 및/또는 증기와 같은 열 전달 유체가 퍼니스 벽의 관/파이프를 통해서 공급된다.
CFBF는 전형적으로 그 상부 단부에서 적어도 하나의 배출구 포트를 가지며, 그러한 배출구 포트를 통해서, 반응로로부터 배출된 가스 및 고체 입자의 혼합물이 적어도 하나의 연관된 분리기 내로 유동될 수 있다.
- 분리기, 예를 들어 사이클론 분리기는 가스로부터 고체 입자(재를 포함하는 미립자 재료)를 분리하는 역할을 한다. 그러한 분리기의 전형적인 설계가 US 4,615,715에 개시되어 있다. 다시, 분리기의 외부 벽이 중공형 공간과 함께 설계되어 물의 통과 유동을 허용할 수 있다.
- 가스가 분리기로부터 추출되고 플랜트의 후속 설비 내로 공급되는 한편, 분리된 고체 입자를 분리기의 외부로 그리고, 열교환 챔버의 상응하는 유입구 포트를 통해서, 유동 상 열교환기(Fluidized Bed Heat Exchanger, FBHE)로 종종 설계되는 적어도 하나의 열교환 챔버 내로 이송하기 위한 수단이 존재한다. 이러한 수단은 도관/파이프/채널 또는 기타일 수 있다. 이하에서 FBHE에 대해서 언급이 이루어지는 한, 이러한 언급은 바람직한 열교환 챔버를 지칭하나, 과열기 등으로 구축되는지의 여부와 관계없이, 그러한 목적에 적합한 모든 유형의 열교환기를 포함한다.
- 분리기로부터 CFBF 및/또는 열교환기까지의 경로를 따른 사이펀(syphon)은 분리기와 CFBF 사이의 압력(필드)의 디커플링(decoupling)을 허용한다.
- 적어도 하나의 열교환 챔버는, 미립자 재료에 의해서 제공되는 열이, 예를 들어 열교환기를 통해서, 관 또는 기타를 통한 열 전달 매체로서 운송되는 증기를 가열하고 그 압력을 증가시키기 위한 파워 발생을 위해 이용될 수 있게 한다.
- 전형적으로, 열교환 챔버는, 고체 입자의 적어도 일부를 열교환기의 외부로 그리고 다시 순환 유동상 퍼니스(CFBF) 내로 운송하기 위해서, 복귀 수단의 일부인 적어도 하나의 배출구 포트를 구비한다.
US 5,840,258A는 그러한 CFBA의 설계안을 개시하고, 여기에서 CFBF 및 FBHE는 함께 밀접하게 통합되었고; 다시 말해서: FBHE 및 CFBF는 공통 벽(관 벽)을 갖는다. 동작 시에, 즉 온도 부하 하에서, 이러한 설계는 양 유닛 내의 근접한 (유사한) 온도라는 장점을 제공하고, 그에 따라 양 유닛들 사이의 임의의 열적 응력을 최소화한다.
사실상, 이러한 온도 팽창 및 온도 응력은 그러한 설비 내의 주요 문제이다. 약 35 내지 50 m 높이의 CFBF의 열 팽창은 0.1 m 내지 0.3 m 범위일 수 있고, 퍼니스가 하단부 지지형(US 5,840,258A에 따름) 또는 US 6,305,330 B1에 도시된 바와 같이 상단부-지지형(현수형)인지의 여부와 관계없이, 퍼니스 내에서 심각한 응력을 유발할 수 있다.
본 발명의 목적은 순환 유동상 장치를 위한 그리고, 특히 적어도 하나의 연관된 유닛, 특히 열교환 유닛과 조합된 그 연소기(퍼니스)를 위한 소형의 설계를 제공하는 것이다.
본 발명은 이하의 발견을 기초로 한다:
소형의 설계가, CFBA의 연관된 유닛들을 가능한 한 근접시키는 것 또는 심지어 더 양호하게 (US 5,840,258로부터 공지된 바와 같이) 하나의 유닛을 다른 유닛에 고정하는 것에 의해서 실현될 수 있으나, 인접한/연관된 유닛들의 임의의 그러한 마찰-결속형(friction-locked) 배열은 그러한 유닛의 극도의 중량/부하의 관점에서 심각한 구조적 문제를 유발한다.
CFBA의 일반적인 열교환기는 예를 들어 5 x 5 x 5 m의 크기 및 빈 상태(이하에서, 기본 부하로 지칭됨)에서의 상응하는 100.000 kg의 중량을 갖는다. 그러한 열교환기를 통해서 운송되는 고체 재료에 의한 부가적인 부하(이하에서 가변 부하로 지칭됨)는 상당히 많이 변동되고, 100.000kg 이상까지의 범위일 수 있다.
CFBA의 비용 및 열적 조건의 관점에서 받아들일 수 없는, "성-벽(castle-wall)으로서 구축되지 않는 한, 전형적으로 소위 관 벽인, 열교환기가 마찰-결속되는, (외부) 퍼니스 벽은 그렇게 높고 가변적인 부하를 견딜 수/보상할 수 없다. 전술한 열 팽창/수축은 추가적인 구조적 문제를 유발한다.
다시 말해서: (관 벽과 같은) 통상적인 퍼니스 벽에 마찰-결속된(예를 들어, 용접된) 열교환 유닛에 의해서 유발되는 극단적인 힘 및 모멘트는 아직 경제적으로 그리고 기계적으로 용인 가능한 방식으로 보상될 수 없다.
본 발명은, 열교환기를 퍼니스 벽에 기계적으로 연계시키는 적어도 하나의 구조적 요소를 더 제공하는 것에 의해서, 이러한 문제에 대한 기술적 해결책 그리고 또한 기술적으로 비교적 단순한 구성을 개시하며, 그러한 구조적 요소는, 열교환기 및/또는 통과 재료에 의해서 유발되는 임의의 그러한 부하를, 적어도 부분적으로, 보상할 수 있다.
가장 일반적인 실시예에서, 본 발명은 순환 유동상 장치에 관한 것으로서, 순환 유동상 장치는, 외부 퍼니스 벽을 가지는 순환 유동상 퍼니스, 상기 외부 퍼니스 벽의 섹션에 마찰 결속되는 적어도 하나의 열교환 챔버 및 상기 열교환 챔버의 상부 천장에 대해서 거리를 두고 수평으로 연장하는 플랫폼을 포함하며, 상기 열교환 챔버는, 상기 플랫폼 상에 배열되고, 상기 외부 퍼니스 벽에 피봇식으로 장착된 제1 단부로부터 상기 퍼니스 벽에서 멀어져 제2 단부로 연장되는 적어도 하나의 레버리지와 상기 레버리지의 제2 단부로부터 상기 외부 퍼니스 벽에 대해 오프셋된 상기 열교환 챔버의 부분까지 하향 연장되는 체결부에 의해서 지지된다.
다시 말해서: 퍼니스 벽과 열교환기(및/또는 유사하게 외부 퍼니스 벽에 고정적으로 확실하게 고정되고 그에 따라 동작 중에 온도 부하 하의 퍼니스 벽의 임의의 팽창/수축을 따르는 임의의 다른 유닛, 예를 들어 사이펀(syphon) 시스템 사이의 구조적 요소는, 그러한 공차를 보상하는 역할을 하는 레버리지(협력하는 레버/아암의 시스템), 및 레버리지에 고정되고(결합되고) 그에 따라 레버리지의 임의의 이동, 특히 체결부가 힌지식으로 고정되는 레버리지의 제2 단부의 이동을 따르는 체결부를 포함한다. 플랫폼은 레버를 장착하기 위한 기부를 제공하는 역할을 하고 대부분 CFBA의 다른 유닛과 구조적으로 독립적이다.
레버리지는, 서로 힌지 결합된 상응하는 레버들을 그들의 상응하는 베어링에 의해서 상이한 방향들로 틸팅시키는 것에 의해서, 퍼니스 벽에 의해서 유발되는 수직 이동, 예를 들어 퍼니스 벽의 수직 하향 이동, 및 그에 따른, 레버리지(또는 각각 그 제1 레버)의 제1 단부의 하향 이동을, 레버리지의 제2 단부의 하향 이동으로 전달하는 시스템을 제공할 수 있게 한다. 분명하게, 그러한 시스템은 다른 수직 방향으로 유사하게 작용한다(그 반대로도 작용한다).
이러한 전달은, 예를 들어 동일한 설계의 레버 및 레버의 축 길이의 중간에서의 각각의 레버에 대한 피봇 베어링(스위블)의 배열의 경우에, 1:1일 수 있다. 필요한 경우에, 예를 들어 레버 베어링의 상이한 길이 또는 변위의 레버(아암, 막대)를 정적 플랫폼 상으로 제공하는 것에 의해서, 전달율은 또한 다른 비율로 설정될 수 있다.
그에 따라, 플랫폼은 독립적인 물품으로서 그리고 레버리지 및 체결부 각각에 대한 규정되고 강성인 지지를 제공하는 방식으로 구축되어야 한다.
구조적 요소는, 예를 들어 용접에 의해서 열교환기가 확실하게 고정되는 퍼니스 벽에 의해서 흡수되지 않은 모든 (부가적인) 힘 및 모멘트를 "흡수한다".
구조적 요소(레버리지)의 제1 단부가 열교환기 위의 수직 거리에서 퍼니스 벽에 고정되는 한, 체결부가 퍼니스 벽에 대해서 수평 거리를 두고 열 교환기에 고정되는 것이 중요하다. 체결부는, 열교환기가 부착되는, 퍼니스 벽에 대향되는 벽인, 열교환기의 수직 연장 벽, 예를 들어 그 외부 벽에 연결될 수 있다.
CFBA의 추가적인 실시예는, 명시적으로 배제되거나 기술적으로 터무니 없는 경우가 아니라면, 개별적으로 또는 임의의 조합으로 실현될 수 있는, 이하의 특징 중 하나를 특징으로 한다.
레버리지의 바람직한 구조는 이하를 포함한다;
- 제1 레버로서, 그 제1 단부가 외부 퍼니스 벽에 피봇식으로 장착되고, 그 제2 단부는 제2 레버에 힌지 결합되며, 그 중간 섹션은, 플랫폼 상에 배열된, 피봇 베어링 내에 피봇식으로 장착되는, 제1 레버.
- 제2 레버로서, 그 제1 단부가 제1 레버의 제2 단부에 힌지 결합되고, 그 제2 단부는 체결부에 힌지 결합되며, 그리고 그 중간 섹션은 플랫폼 상에 배열된 피봇-베어링 내에 피봇-장착되는, 제2 레버.
힌지에 의해서 상호 연결된 레버(레버리지)의 배열은 둘 이상의 레버(막대, 아암), 예를 들어 4개 또는 6개의 줄(row)을 포함할 수 있다.
퍼니스에 연결된, 레버리지의 제1 단부는, 외부 퍼니스 벽에 고정된 피봇 베어링(스위블(swivel)) 내에 피봇식으로 장착될 수 있다. 이러한 피봇 베어링은 퍼니스 벽의 임의 이동을 따른다. 그에 따라: 하향 이동에서, 상응하는 레버가 이어서, 플랫폼 상에 배열된, 피봇 베어링에 의해서 틸팅되고, 제1 레버의 제2 단부는 상향 이동된다.
결과적으로: 제1 레버의 제2 단부에 힌지 결합된 제2 레버의 제1 단부가 또한 상향 이동되고, 그에 따라 제2 레버의 제2 단부가 하향 이동하게 하는 한편, 그에 따라 제2 레버는 플랫폼 상에 피팅된 그 상응 피봇 베어링에 의해서 틸팅된다.
마지막으로: 제2 레버의 제2 단부에 고정된 체결부는 체결부의 하향 이동을, 체결부가 그 하부 단부에 의해서 체결되는, 열교환기에 전달하는 한편, 열교환기를 위한 응력-제거(독일어: Zugentlastung)를 유지한다.
일 실시예에 따라서, 레버리지의 제2 단부는 체결부에 결합된 피봇 조인트(힌지, 조인트)를 포함한다.
체결부 자체는, 예를 들어 열교환기 및 그 부하 및/또는 임의의 일정한 행거에 의해서 유발되는, 인장력뿐만 아니라 압축력을 보상할 수 있는, 막대, 막대기, 스트럿, 또는 힌지일 수 있다.
다른 실시예는, 수평 방향을 따른 피봇 베어링의 이동(그에 따라 이동은 열교환 챔버가 마찰-결속되는 퍼니스 벽의 섹션에 실질적으로 수직인)을 허용하는, 플로팅 베어링인 제1 및 제2 레버의 피봇 베어링 중 적어도 하나를 특징으로 한다. 이는 상응하는 레버의 틸팅 중에 베어링 내의 임의 응력을 방지한다. 이러한 범위에서, 모든 레버 베어링은 최적화된 실시예에서 (마찰 베어링 또는 저어널 베어링으로 또한 지칭되는) 플로팅 베어링이어야 한다.
플랫폼은 하나 이상의 막대, 비계 또는 기타로서 실현될 수 있다. 플랫폼의 주요 과제는 플랫폼 상에 장착되는 레버리지 및 베어링을 위한 규정되고 강성인 구조물을 제공하는 것이다.
플랫폼은, CFBA와 독립적인 구조물의 일부일 수 있다. 이는 상응하는 구조적 무결성의 비계일 수 있다.
체결부의 하부 단부는, 퍼니스 벽에 대해 오프셋된, 열교환기의 임의 부분에, 예를 들어 열교환 챔버의 천장에 또는 천장에 인접한 열교환 챔버의 섹션에 힌지 결합될 수 있다.
체결부의 하부 단부 및/또는 레버리지의 제2 단부는, 열교환기의 광범위한 부하를 보상하는 최적의 결과를 달성하기 위해서, 외부 퍼니스 벽의 인접한 섹션에 수직인 방향으로 볼 때, 열교환 챔버의 상응하는 길이의 50% 이상, 예를 들어 70% 이상 또는 80% 이상 또는 90% 이상, 퍼니스 벽에 대해 오프셋 되어 배열되어야 한다.
플랫폼과 열교환 챔버 사이의 하나 이상의 현수 수단은 다른 실시예를 형성하고, 그러한 현수 수단은 일정 부하 행거(독일어: Konstantlast Haenger), 예를 들어 이러한 행거를 "어떠한 상당한 편차도 없이 일정성을 유지하면서 전체 이동 지역에 걸쳐 작업 부하를 전달하는 것"으로 규정하는, www.lisega.de에 의해서 개시된 바와 같은 일정 부하 스프링일 수 있다.
이러한 일정 행거는 기본 부하를 보상할 수 있으나, 또한, 상응하는 크기만큼, 예를 들어 열교환기를 통과하는 고체에 의해서 유발되는 가변 부하의 적어도 일부를 보상하기 위해서 이용될 수 있다.
레버리지/체결부 배열은 열교환기의 기본 부하를 보상하는 역할을 주로 하고 보다 정확하게: 레버리지/체결부 조합은, 열교환기의 중량 및 퍼니스 벽에서의 그 위치에 의해서 유발되는 모멘트가 퍼니스 벽 내로 전달되는 것을 감소시킨다.
추가적인 현수 수단이 제공될 수 있고, 플랫폼 및, 순환 유동상 퍼니스 중 적어도 하나가 강성 지지 구조물에 현수된다. 지지 구조물은, 퍼니스 및/또는 CFBA의 다른 유닛이 현수되는 별개의 구조물, 예를 들어 (강성) 프레임일 수 있다.
열교환 챔버의 내부 벽은, 그러한 열 교환기가 장착되는 퍼니스 벽의 섹션과 동일할 수 있고(공통 벽일 수 있고), 이는 CFBA의 비용을 낮추고 그 열 효율을 높인다.
열교환기는 적어도 하나의 유입구 포트 및 적어도 하나의 배출구 포트(배출구 포트는 고체 입자가 열교환 챔버로부터 순환 유동상 퍼니스 내로 재-운송될 수 있게 한다)를 더 특징으로 하고, 그러한 포트의 설계 및 배치는 여기에서 중요치 않고 공지된 실시예에 따라 실현될 수 있다.
도 1은 새로운 CFBA의 개략적 측면도를 도시한다.
CFBA는, 하부에서 고체 재료(연료) 및 유동상(FB)을 위한 유입구 포트(10i) 및 상단부에서 상응하는 가스/고체 혼합물을 위한 배출구 포트(10o)를 가지는, 일부 만이 도시된 순환 유동상 퍼니스(10)를 포함한다. 퍼니스(10) 및 그 퍼니스 챔버는 외부 퍼니스 벽(10r)에 의해서 형성되고, 그러한 외부 퍼니스 벽(10r)의 하부 섹션(10s)에서 열교환 챔버(20)가 외부 퍼니스 벽(10r)에 마찰-결속된다. 퍼니스 벽(10r)의 섹션(10s) 및 열교환기(20)의 내부 벽(20w)은 하나의 공통 벽에 의해서 표시되어 있고 물이 통과하여 유동되는 관으로 제조되며, 그러한 관들 사이에는 핀이 연장된다.
열교환 챔버(20)는 그 상단부에 위치되는 고체(재 등) 유입구 포트(20i) 및 그 하단부에 위치되는 고체 배출구 포트(20o)를 구비하고, 고체가 열교환기를 통과한 후에 퍼니스(10)의 유동상(FB) 내로 재-운송될 수 있게 한다.
퍼니스 배출구 포트(10o)와 열교환기 유입구 포트(20i) 사이에 배열되는 분리기 및 사이펀은 도시하지 않았는데, 이는 당업자에게 공지되어 있기 때문이다.
열교환기(20)는 임의의 유형일 수 있고 종래 기술에 따라 구축될 수 있다.
수평으로 연장되고 열교환 챔버(20)의 상부 천장(20c)에 대해서 거리를 두는 독립적인 플랫폼(PL)이 로프(PR)에 의해서, 동일한 지지 구조물(SS)인, 프레임과 같은 지지 구조물(SS)에 고정되고, 그러한 지지 구조물에는 퍼니스(10)가 줄(RO)에 의해서 현수된다. 플랫폼(PL)은 열교환기와 레버리지 사이의 규정된 위치 내에 배열되고 레버리지를 위한 강성 지지부를 제공한다.
이러한 플랫폼(PL)은, 플랫폼(PL) 상으로 배열되고, 외부 퍼니스 벽(10r)에 피봇식으로 장착된(피봇 베어링(10p)) 제1 단부(50f)로부터, 피봇 조인트(50j)로서 구축된, 퍼니스 벽(10r)에서 멀어져 제2 단부(50s)까지 연장되는 레버리지(50)를 통합시키는 역할을 하고, 그에 따라 막대-유사 체결부(60)가 피봇 조인트(50j)로부터 외부 퍼니스 벽(10r)에 대해서 오프셋된 열교환 챔버(20)의 부분까지, 다시 말해서 열교환기(20)의 가장 우측 및 상부 모서리까지, 즉 퍼니스 벽(10r)에 대해서 오프셋된 열교환기(20)의 천장(20c)까지 하향 연장될 수 있게 한다. 이러한 실시예에서, 열교환기(20)에 대한 체결부(60)의 고정은, 퍼니스 벽(10r)의 인접한 섹션(10s)에 수직인 방향에서 볼 때, 열교환 챔버의 길이의 100%에 상당한다.
레버리지는 제1 레버(52)를 포함하고, 그 제1 단부(52f)는 외부 퍼니스 벽(10r)에 피봇식으로 장착되고(피봇 베어링(10p), 그 제2 단부(52s)는 제2 레버(54)에 힌지 결합되며, 그 중간 섹션(52i)은, 플랫폼(PL) 상에 배열된, 피봇 베어링(51) 내에 피봇식으로 장착된다.
레버리지(50)는 이러한 제2 레버(54)를 더 포함하고, 그 제1 단부(54f)는 제1 레버의 제2 단부(52s)에 힌지 결합되고, 그 제2 단부(54s)는 체결부(60)에 힌지 결합되며, 그 중간 섹션(54i)은, 피봇 베어링(51)에 대해서 수평으로 거리를 두고 플랫폼(PL) 상에 배열되는 피봇-베어링(53) 내에 피봇-장착된다.
체결부(60)는 레버리지(50)와 열교환기(20)를 연결한다.
피봇 베어링(51, 53)의 각각은, 이하에서 설명되는 바와 같이, 수평 방향으로 플랫폼(PL) 상에서 이동될 수 있게 하는 플로팅 베어링(floating bearing)이다.
열교환 챔버(20)의 기본 부하 및 가변 부하를 지탱하는, 많은 (여기에서: 6개) 일정 행거(CH)가 - 서로 거리를 두고 - 플랫폼(PL)과 열교환 챔버(20)의 천장(20c) 사이에 배열된다.
도면에 도시된 바와 같은 위치에서, 장치의 열적 부하 하에서 이하가 발생될 수 있다:
현수된 퍼니스(10)(각각 그 외부 벽(10r))가 팽창되고 그에 따라 외부 벽(10r)이 하향(화살표(10d)) 이동된다. 동시에:
- 피봇 베어링(10p)이 하향 이동되어, 레버(52)가 피봇 베어링(51)을 중심으로 틸팅되게 압박하고,
- 레버(52)의 제2 단부(52s)가 상향 이동되고 제2 레버(54)의 제1 단부(54f)도 상향 이동되는데, 이는 양 단부(52s, 54f)가 힌지에 의해서 결합되기 때문이며,
- 피봇 베어링(53)의 배열을 고려하면, 레버(52)의 제2 단부(54s)가 하향 이동되고 체결부(60)가 하향 이동되도록, 레버(52)가 틸팅된다.
2개의 레버(52, 54)의 길이 및 형상이 동일하고 양 피봇 베어링(51, 543)이 양 레버(52, 54)의 축방향 길이의 바로 중간에 배열되기 때문에, 체결부(60)의 하부 단부(힌지)는 피봇 베어링(10p)이 하강되는 거리와 동일한 거리만큼 하강되고, 그러한 범위에서 부가적인 응력이 발생되지 않는다.
동시에, 시스템은 퍼니스 벽(10r/10s) 내로 과다 모멘트가 전달되는 것을 감소시키거나 심지어 방지한다.
외부 퍼니스 벽(10r)에 수직인 모멘트를 유발하는, 양 레버(52, 53)의 회전/틸팅 모멘트를 고려하면, 양 베어링(51, 53)은 플로팅 베어링이고, 이는 그러한 수평 변위를 허용한다.
10: 순환 유동상 퍼니스 20: 열교환 챔버
50: 레버리지 60: 체결부

Claims (13)

  1. 순환 유동상 장치로서,
    외부 퍼니스 벽(10r)을 가지는 순환 유동상 퍼니스(10), 상기 외부 퍼니스 벽(10r)의 섹션에 마찰 결속되는 적어도 하나의 열교환 챔버(20) 및 상기 열교환 챔버(20)의 상부 천장(20c)에 대해서 거리를 두고 수평으로 연장하는 플랫폼(PL)을 포함하며,
    상기 열교환 챔버(20)는,
    상기 플랫폼(PL) 상에 배열되고, 상기 외부 퍼니스 벽(10r)에 피봇식으로 장착된 제1 단부(50f)로부터 상기 퍼니스 벽(10r)에서 멀어져 제2 단부(50s)로 연장되는 적어도 하나의 레버리지(50)와
    상기 레버리지(50)의 제2 단부(50s)로부터 상기 외부 퍼니스 벽(10r)에 대해 오프셋된 상기 열교환 챔버(20)의 부분까지 하향 연장되는 체결부(60)에 의해서 지지되는, 순환 유동상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 레버리지는
    a) 제1 레버(52)로서, 그 제1 단부(52f)가 상기 외부 퍼니스 벽(10r)에 피봇식으로 장착되고, 그 제2 단부(52s)는 제2 레버(54)에 힌지 결합되며, 그 중간 섹션(52i)은, 상기 플랫폼(PL) 상에 배열된, 피봇 베어링(51) 내에 피봇식으로 장착되는, 제1 레버(52),
    b) 제2 레버(54)로서, 그 제1 단부(54f)가 상기 제1 레버(52)의 제2 단부(52s)에 힌지 결합되고, 그 제2 단부(54s)는 상기 체결부(60)에 힌지 결합되며, 그리고 그 중간 섹션(54i)은 상기 플랫폼(PL) 상에 배열된 피봇-베어링(53) 내에 피봇-장착되는, 제2 레버(54)를 포함하는, 순환 유동상 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 레버리지(50)의 제1 단부(50f)가 피봇 베어링(10p) 내에 피봇식으로 장착되는, 순환 유동상 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 레버리지(50)의 제2 단부(50s)가 피봇 조인트(50j)를 포함하는, 순환 유동상 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 체결부(60)가 막대, 막대기, 스트럿 또는 힌지인, 순환 유동상 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 레버(52, 54)의 피봇 베어링(51, 53) 중 적어도 하나가, 수평 방향을 따른 피봇 베어링의 이동을 허용하는, 플로팅 베어링인, 순환 유동상 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 체결부(60)의 하부 단부가 상기 열교환 챔버(20)의 천장(20c)에 또는 상기 천장(20c)에 인접한 상기 열교환 챔버(20)의 섹션에 힌지 결합되는, 순환 유동상 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 플랫폼(PL)과 상기 열교환 챔버(20) 사이에서 하나 이상의 현수 수단을 더 포함하는, 순환 유동상 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    현수 수단이 일정 부하 행거(CH)인, 순환 유동상 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    플랫폼(PL), 순환 유동상 퍼니스(10) 중 적어도 하나가 지지 구조물(SS)에 현수되는, 순환 유동상 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 레버리지(50)의 제2 단부(50s)는, 상기 외부 퍼니스 벽(10r)의 인접 섹션(10s)에 수직인 방향으로 볼 때, 상기 열교환 챔버(20)의 상응 길이의 70% 이상 상기 퍼니스 벽(10r)에 대해 오프셋에 되어 배열되는, 순환 유동상 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 외부 퍼니스 벽(10r) 및 상기 열교환 챔버(20)의 내부 벽이 공통 벽을 나타내는, 순환 유동상 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 열교환 챔버(20)는 적어도 하나의 배출구 포트(20o)를 구비하고, 상기 순환 유동상 퍼니스(10)는, 고체 입자가 상기 열교환 챔버(20)로부터 상기 순환 유동상 퍼니스(10) 내로 재-운송될 수 있게 하는 적어도 하나의 배출구 포트(20o)에 상응하는 포트를 구비하는, 순환 유동상 장치.
KR1020177030569A 2016-09-07 2016-09-07 순환 유동상 장치 KR102036183B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2016/071116 WO2018046082A1 (en) 2016-09-07 2016-09-07 Circulating fluidized bed apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180042150A KR20180042150A (ko) 2018-04-25
KR102036183B1 true KR102036183B1 (ko) 2019-10-24

Family

ID=56883802

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177030569A KR102036183B1 (ko) 2016-09-07 2016-09-07 순환 유동상 장치

Country Status (9)

Country Link
US (1) US10443836B2 (ko)
EP (1) EP3311073B1 (ko)
KR (1) KR102036183B1 (ko)
CN (1) CN108064329B (ko)
DK (1) DK3311073T3 (ko)
ES (1) ES2807833T3 (ko)
PH (1) PH12017501945A1 (ko)
PL (1) PL3311073T3 (ko)
WO (1) WO2018046082A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI127236B (en) * 2016-01-19 2018-02-15 Sumitomo SHI FW Energia Oy Separator and heat exchange chamber assembly and method for mounting the assembly, as well as a circulating fluidized bed boiler with a separator and heat exchange chamber assembly

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100597883B1 (ko) * 1998-06-10 2006-07-13 지멘스 악티엔게젤샤프트 화석 연료 증기 발생기

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1475856B2 (de) 1965-02-18 1972-06-15 L. & C. Steinmüller GmbH, 5270 Gummersbach Lagerung von temperaturbeaufschlagten bauteilen
CH577117A5 (ko) * 1974-04-29 1976-06-30 Sulzer Ag
CH612496A5 (ko) * 1976-09-01 1979-07-31 Sulzer General Sgx Atomic Waer
US4615715A (en) 1985-03-15 1986-10-07 Foster Wheeler Energy Corporation Water-cooled cyclone separator
DE3688007D1 (de) * 1985-06-12 1993-04-22 Metallgesellschaft Ag Verbrennungsvorrichtung mit zirkulierender wirbelschicht.
US4688521A (en) 1986-05-29 1987-08-25 Donlee Technologies Inc. Two stage circulating fluidized bed reactor and method of operating the reactor
US4776288A (en) 1987-07-31 1988-10-11 Metallgesellschaft Aktiengesellschaft Method for improving solids distribution in a circulating fluidized bed system
US4896717A (en) * 1987-09-24 1990-01-30 Campbell Jr Walter R Fluidized bed reactor having an integrated recycle heat exchanger
FR2640356B1 (fr) * 1988-12-08 1991-01-25 Stein Industrie Dispositif d'appui sur une charpente fixe d'une masse reliee en porte-a-faux a un element mobile verticalement
FR2643447B1 (fr) * 1989-02-17 1991-10-04 Stein Heurtey Systeme de tubes radiants pour fours de chauffage
US5040492A (en) * 1991-01-14 1991-08-20 Foster Wheeler Energy Corporation Fluidized bed combustion system and method having a recycle heat exchanger with a non-mechanical solids control system
CN1031016C (zh) 1991-06-24 1996-02-14 江西锅炉厂 低携带率循环流化床锅炉
FR2685437B1 (fr) * 1991-12-23 1994-01-28 Stein Industrie Dispositif d'appui sur une charpente fixe d'une masse reliee en porte-a-faux a un element mobile.
JP3278161B2 (ja) 1992-11-10 2002-04-30 フォスター ホイーラー エナージア オサケ ユキチュア 固体粒子を一室から他室へ運搬する方法および装置
US5840258A (en) * 1992-11-10 1998-11-24 Foster Wheeler Energia Oy Method and apparatus for transporting solid particles from one chamber to another chamber
US5682828A (en) * 1995-05-04 1997-11-04 Foster Wheeler Energy Corporation Fluidized bed combustion system and a pressure seal valve utilized therein
US6305330B1 (en) * 2000-03-03 2001-10-23 Foster Wheeler Corporation Circulating fluidized bed combustion system including a heat exchange chamber between a separating section and a furnace section
FI114289B (fi) 2000-04-07 2004-09-30 Foster Wheeler Energia Oy Laite hiukkasten erottamiseksi kuumista kaasuista
FI20065308L (fi) 2006-05-10 2007-11-11 Foster Wheeler Energia Oy Kiertopetikattilan leijupetilämmönvaihdin ja kiertopetikattilan, jossa on leijupetilämmönvaihdin
US20110226195A1 (en) * 2010-03-18 2011-09-22 Foster Wheeler North America Corp. Wall Construction for a Boiler Arrangement

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100597883B1 (ko) * 1998-06-10 2006-07-13 지멘스 악티엔게젤샤프트 화석 연료 증기 발생기

Also Published As

Publication number Publication date
CN108064329A (zh) 2018-05-22
US20180306434A1 (en) 2018-10-25
KR20180042150A (ko) 2018-04-25
WO2018046082A1 (en) 2018-03-15
US10443836B2 (en) 2019-10-15
DK3311073T3 (da) 2020-07-20
EP3311073A1 (en) 2018-04-25
PL3311073T3 (pl) 2020-11-16
CN108064329B (zh) 2020-05-08
PH12017501945B1 (en) 2018-03-19
PH12017501945A1 (en) 2018-03-19
ES2807833T3 (es) 2021-02-24
EP3311073B1 (en) 2020-06-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2235943C2 (ru) Система сжигания в циркулирующем псевдоожиженном слое, включающая теплообменную камеру между отделителем частиц и печью
EP3017248B1 (en) A fluidized bed boiler with a support construction for a particle separator
KR102036183B1 (ko) 순환 유동상 장치
KR101147722B1 (ko) 순환 유동층 보일러용 증발기 표면 구조와 이러한 증발기 표면 구조를 갖는 순환 유동층 보일러
EP2884169B1 (en) Fluidized bed apparatus
PL207258B1 (pl) Instalacja kotłowa
US10900660B2 (en) Fluidized bed heat exchanger
KR20180040152A (ko) 순환 유동상 퍼니스
WO2015090636A1 (en) Fluidized bed apparatus and its components
RU2507445C1 (ru) Реакторная установка с псевдоожиженным слоем
US4770128A (en) Heat exchanger support
EP2884164A1 (en) Fluidized bed heat exchanger
EP2884170A1 (en) Fluidized bed apparatus
JP4410433B2 (ja) ボイラの支持構造体
JP4301697B2 (ja) ボイラ
US20230092056A1 (en) Arrangement for and a method of supporting a side wall of a vertical flue gas pass in a thermal power steam generator
US11143398B2 (en) Boiler system with a support construction
EP2884165A1 (en) Fluidized bed heat exchanger
EP2884168A1 (en) Fluidized bed apparatus and mounting components
EP2884166A1 (en) Fluidized bed heat exchanger

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right