KR102084795B1 - 순산소 순환 유동층 보일러 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연소반응이 일어나는 연소부 및, 상기 연소부 외부에서 상기 연소부의 하단과 측면으로 설정된 산소의 양이 유입되도록, 길이방향으로 설정된 개구 면적을 형성하는 복수개의 관통홀을 통해 유출되는 산소를 상기 연소부의 측면 및 하단에 공급하는 산소 분배부를 포함하여 구성되는 순산소 순환 유동층 보일러에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명의 일실시예에 의하면, 연소부의 측면에 다단으로 주입되는 산소의 농도를 각각 조절할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

순산소 순환 유동층 보일러 {PURE OXYGEN CIRCULATING FLUIDIZED BED BOILER}
본 발명은 순산소 순환 유동층 보일러에 관한 것으로, 상세하게는 순산소 순환 유동층 보일러의 연소부에 설정된 농도의 산소를 다단으로 설정된 농도의 산소를 주입하여 연소부에서 폭발적 연소반응을 방지할 수 있는 순산소 순환 유동층 보일러에 관한 것이다.
도 1을 참조하면, 종래의 순산소 순환 유동층 보일러는 산소가 연소부(10)에 공급되고, 연소부(10)에서 발생된 배가스가 모두 이산화탄소로로 구성되어 사이클론(11), 백패스(12), 집진부(13) 및 정제부(14)를 통과하여 저장부(16)에 일부가 저장된다.
그리고, 배가스 중 일부는 저장부(16)에 저장되지 않고 재순환부(15)를 통해 재순환되어 산소 발생기(20)에서 발생된 산소와 혼합하여 연소부(10)의 하부(22) 및 측면(21)에 공급도록 구비되어 있다.
그런데, 도 2를 참조하면, 종래의 순산소 순환 유동층 보일러는 일반적으로 종래의 순산소 유동층 보일러는 연소부(10)의 하부(22)에 공급되는 산소는 연소부(10)의 측면(21)로 공급되는 산소에 비해 고농도로 공급된다.
그래서, 종래의 순산소 순환 유동층 보일러는 연소부(10)의 하부에 과량의 산소가 주입되어 연료입자의 폭발적인 반응이 야기되어 입자의 온도가 매우 높아져 입자 용융이 일어나 주위의 층물질과 결합해 클링커를 형성하는 문제가 있었다.
상기와 같은 문제점 중 적어도 일부를 해결하기 위해 제안된 것으로 본 발명은 일측면으로서, 연소반응이 일어나는 연소부에 투입되는 산소의 농도를 조절할 수 있는 순산소 순환유동층 보일러를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 일측면으로서, 연소부의 측면에 산소와 이산화탄소의 혼합기체를 다단으로 공급하는 순산소 순환유동층 보일러를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 일측면으로서, 연소부의 측면에 다단으로 공급된 산소의 농도를 각각 조절할 수 있는 순산소 순환 유동층 보일러를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 일측면으로서 본 발명은, 연소반응이 일어나는 연소부 및, 상기 연소부의 측면과 하단에 설정된 양의 산소가 유입되도록, 길이방향으로 설정된 개구 면적을 형성하는 복수개의 관통홀을 통해 유출되는 산소를 각각 상기 연소부의 측면에 다단 공급하고 상기 연소부의 하단에 공급하는 산소 분배부를 포함하여 구성되는 순산소 순환 유동층 보일러를 제공한다.
그리고, 본 발명은 일측면으로서, 상기 연소부의 측면과 하단에 설정된 양의 산소농도 조절물질이 유입되도록, 길이방향으로 설정된 개구 면적을 형성하는 복수개의 관통홀을 통해 유출되는 산소농도조절물질을 각각 상기 연소부의 측면에 다단 공급하고 상기 연소부의 하단에 공급하는 산소농도 조절물질 분배부를 더 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명은 일측면으로서, 상기 산소 분배부 및 상기 산소농도 조절물질 분배부에서 유출된 산소 및 산소농도 조절물질이 혼합되어 혼합기체를 형성하고 혼합기체에 산소가 설정된 농도로 포함되도록, 상기 산소 분배부 및 상기 산소농도 조절물질 분배부를 감싸고 길이방향으로 분리하는 복수개의 혼합 분배기로 구비되는 혼합 분배부 및 상기 혼합 분배부를 상기 연소부에 연결하는 연결부를 더 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명은 일측면으로서, 상기 혼합 분배부는, 상기 연소부의 측면과 연결되어 연소부의 높이에 따라 설정된 농도의 산소를 포함하는 혼합기체를 공급하는 복수개의 혼합 분배기로 구비되는 측면 혼합 분배부 및, 상기 연소부의 하단으로 설정된 농도의 산소를 포함하는 혼합기체를 공급하는 혼합 분배기로 구비되는 하단 혼합 분배부를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 본 발명은 일측면으로서, 상기 측면 혼합 분배부는 상기 연소부의 하부에서 높이가 상승할수록 연소부에 산소 농도가 증가된 혼합기체가 유입되도록, 상기 연소부의 측면 상단에 연결된 혼합 분배기 내부에 구비된 산소 분배부에 형성된 관통홀의 개구면적은 하단에 연결된 혼합 분배기 내부에 구비된 산소 분배부에 형성된 관통홀의 개구면적보다 크도록 구비될 수 있다.
그리고, 본 발명은 일측면으로서, 상기 측면 혼합 분배부는, 상기 연소부의 하부에서 높이가 상승할수록 연소부에 산소 농도가 증가된 혼합기체가 유입되도록, 상기 연소부의 측면 상단에 연결된 혼합 분배기 내부에 구비된 산소농도 조절물질 분배부에 형성된 관통홀의 개구면적은 하단에 연결된 혼합 분배기 내부에 구비된 산소농도 조절물질 분배부에 형성된 관통홀의 개구면적보다 작도록 구비될 수 있다.
그리고, 본 발명은 일측면으로서, 상기 측면 혼합 분배부는 혼합기체에서 산소농도를 조절하기 위해, 상기 산소 분배부 및 상기 산소농도 조절부에 형성된 관통홀의 크기 및/또는 개수를 조절하여 관통홀의 개구면적이 설정된 크기로 구비될 수 있다.
그리고, 본 발명은 일측면으로서, 상기 연결부는 상기 연소부에 설정된 높이에서 수평방향으로 분기된 형태로 혼합기체를 공급하기 위해, 일측이 상기 연소부 내부에서 분기된 복수개의 관 형상으로 구비될 수 있다.
그리고, 본 발명은 일측면으로서, 상기 연결부는, 복수개의 관에서 유출되는 혼합기체의 유출속도를 조절하기 위해, 각각의 관이 설정된 단면적으로 될 수 있다.
그리고, 본 발명은 일측면으로서, 상기 연결부는 상기 연소부의 높이 방향으로 복수개로 구비될 수 있다.
그리고, 본 발명은 일측면으로서, 상기 산소농도 조절물질은 이산화탄소로 구비될 수 있다.
그리고, 본 발명은 일측면으로서, 상기 산소농도 조절물질 분배부에는 상기 연소부에서 발생되는 이산화탄소가 재순환되어 유입되도록 구비될 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 연소부의 측면에 다단으로 주입되는 산소의 농도를 각각 조절할 수 있는 효과를 제공한다.
그리고 본 발명의 일 실시예에 따르면, 산소와 이산화탄소와 같은 산소농도조절물질이 공급되는 공급관에 형성된 관통홀의 개구 면적을 조절하여 산소 농도를 조절할 수 있는 효과를 제공한다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 관통홀의 개구 면적을 조절하여 산소 및 산소농도 조절물질가 연소부에 투입되는 투입량을 조절할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 연소부에 공급되는 기체의 산소 농도를 조절할 수 있어 상기 연소부 내부에 급격한 온도상승을 방지할 수 있고, 상기 연소부 내부에 안정적인 온도분포를 유지할 수 있는 효과를 제공한다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 산소를 상기 연소부의 하단에 집중하여 투입하지 않고, 상기 연소부의 측면에도 설정된 산소양이 유입되도록 구비됨으로써 동일한 크기의 유동층 보일러에 비해 고농도의 산소를 투입할 수 있어 보일러의 성능을 향상시킬 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은 연소부 내부의 폭발을 방지하며 고농도의 산소를 투입할 수 있으므로 동일한 출력을 갖는 보일러에서 연소부의 크기를 감소시켜 설치 및 제작비용을 감소시킬 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 종래의 순산소 순환 유동층 보일러의 전체 공정도.
도 2는 종래의 연소부의 높이에 따른 산소농도를 나타내는 그래프.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 순산소 순환 유동층 보일러의 전체 공정도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 혼합 분배부의 사시도.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 연결부와 이를 구비하는 연소부 내부의 혼합 기체의 흐름을 나타내는 평면도와 측면도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 연소부의 높이에 따른 산소농도를 나타내는 그래프.
이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명을 상세하게 설명한다.
먼저, 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명인 순산소 순환 유동층 보일러(100)를 이해시키는데 적합한 실시예들이다. 다만, 본 발명이 이하에서 설명되는 실시예에 한정하여 적용되거나 설명되는 실시예에 의해 본 발명의 기술적 특징이 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 기술범위에서 다양한 변형 실시가 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 의한 순산소 순환 유동층 보일러(100)는 길이방향으로 개방된 면적을 달리하는 복수개의 관통홀(121)을 구비하는 산소 분배부(120)를 포함한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 산소 분배부(120)는 내부에 중공이 형성된 관 형상으로 구비될 수 있으며 내부로 유입된 기체가 외부로 유출될 수 있도록 관통홀(121)이 형성된다. 다만, 관 형상은 일 실시예에 불과하고 내부에 중공이 형성되어 기체가 유입될 수 있는 한 다양한 형상으로 구비될 수 있다.
그리고, 상기 산소 분배부(120)는 산소를 공급하는 산소 공급부(180)와 연결되고, 상기 산소 공급부(180)에서 공급된 산소가 산소 분배부(120)로 유입되어 상기 산소 분배부(120)에 형성된 관통홀(121)을 통해 외부로 배출되어 상기 연소부(110)에 공급되도록 구비될 수 있다.
그런데, 본 발명의 일 실시예에 의한 산소 분배부(120)에 형성된 관통홀(121)은 상기 산소 분배부(120)의 길이방향에서 개구 면적이 다르게 구비될 수 있다. 여기서, 개구 면적은 관통홀(121)의 면적을 말한다.
즉, 도 3을 참조하면, 도면상 상기 산소 분배부(120)의 하단에 형성된 관통홀(121)의 개수는 상부에 형성된 관통홀(121)의 개수보다 많도록 구비되어 있다. 그래서 관통홀(121)의 개수가 많은 부분에서는 산소 유출량이 많아진다.
그리고, 관통홀(121)의 크기를 조절하여 전체 관통홀(121)의 개구면적을 설정된 값으로 조절할 수 있다.
그래서, 본 발명의 일 실시예에 의한 산소 분배부(120)는 관통홀(121)의 개수와 관통홀(121)의 전체 개구 면적을 조절하여 상기 산소 분배부(120)의 길이방향에서 관통홀(121)를 통해 배출되는 산소의 양을 조절할 수 있다.
따라서, 상기 산소 분배부(120)를 상기 연소부(110)의 측면 및 하단에 연결하여 상기 연소부(110)의 높이에 따라 주입되는 산소양을 달리하여 산소를 상기 연소부(110)에 공급할 수 있다.
한편, 도 3을 참조하면, 상기 산소 분배부(120)에서 유출되는 산소가 상기 연소부(110)의 측면에 직접 유입되어 순산소 연소반응이 일어날 수 있으나, 산소만 주입하는 경우에 연소부(110)에서 폭발적인 반응이 일어날 수 있으므로 산소의 농도를 조절할 수 있는 산소농도 조절물질이 같이 유입되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 의한 산소농도 조절물질은 이산화탄소가 사용될 수 있다. 다만, 이산화탄소는 산소농도를 조절하는 하나의 물질에 불과하여 이에 한정되지 않고 공지의 다양한 실시예가 채용될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 순산소 순환 유동층 보일러(100)는 상기 연소부(110)에 이산화탄소와 같은 산소농도 조절물질을 유입시키기 위해 산소농도 조절물질 분배부(130)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 산소농도 조절물질 분배부(130)는, 전술한 산소 분배부(120)와 같이 길이방향으로 개구면적을 달리하는 복수개의 관통홀(131)을 구비하는 관 형상으로 구비될 수 있다.
그리고, 상기 산소농도 조절물질 분배부(130)는 길이방향으로 형성된 복수개의 관통홀(131)의 개구 면적에 따라 설정된 양의 산소농도 조절물질이 상기 산소농도 조절물질 분배부(130)에서 배출되어 상기 연소부(110)에 유입되도록 구비된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 의한 순산소 순환 유동층 보일러를 포함하는 연소시스템(200)는 상기 연소부(110)에서 발생하는 배가스에 포함된 이산화탄소가 사이클론(210)과 백패스(220), 집진부(230), 정제부(240)를 통해 이산화탄소가 재순환부(250)에 유입되도록 구비된다.
그리고, 상기 산소농도 조절물질 분배부(130)에는 상기 이산화탄소 재순환부(250)에서 유입되는 이산화탄소가 재순환되어 상기 산소농도 조절물질 분배부(130)로 유입되고, 관통홀(131)을 통해 외부로 유출되도록 구비될 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 의한 순산소 순환 유동층 보일러(100)는, 상기 산소 분배부(120) 및 산소농도 조절물질 분배부(130)가 각각 상기 연소부(110)와 연결되어 산소 및 산소농도 조절물질이 상기 연소부(110)에 직접 유입되어 상기 연소부(110) 내부에서 혼합되며 연소되도록 구비될 수 있다.
그런데, 본 발명의 다른 실시예에 의한 순산소 순환 유동층 보일러(100)는 상기 산소 분배부(120) 및 산소농도 조절물질 분배부(130)에서 배출되는 산소 및 이산화탄소와 같은 산소농도 조절물질이 상기 연소부(110)의 외부에서 혼합되어 유입되도록 혼합 분배부(140)를 더 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 혼합 분배부(140)는 상기 산소 분배부(120) 및 상기 산소농도 조절물질 분배부(130)를 길이방향으로 분리하며 감싸는 박스 형상으로 구비될 수 있다.
그런데, 상기 혼합 분배부(140)는 상기 산소 분배부(120) 및 상기 산소농도 조절물질 분배부(130)를 모두 감싸도록 구비되어 상기 산소 분배부(120) 및 상기 산소농도 조절물질 분배부(130)에 형성된 관통홀(121,131)에서 유출되는 산소 및 산소농도 조절물질이 상기 혼합 분배부(140)로 유입되고 혼합되어 산소 및 산소농도 조절물질이 혼합된 혼합기체(이하 '혼합기체'라 한다)를 형성하도록 구비될 수 있다.
다만, 도 4에 개시된 복수개로 분리된 박스 형상의 혼합 분배부(140)는 본 발명의 일 실시예에 불과하고 상기 산소 분배부(120) 및 상기 산소농도 조절물질 분배부(130)를 길이방향으로 분리하며 감싸는 한 다양한 형상의 혼합 분배부(140)가 채용될 수 있다.
즉, 도면에는 상기 혼합 분배부(140)가 복수개의 서로 분리된 박스형상으로 구비되어 있으나, 하나의 박스형상 내부에 격벽을 형성하여 복수개의 분리된 공간을 형성하는 실시예도 가능하다.
여기서, 상기 혼합 분배부(140)는 복수개의 혼합 분배기(151,152,153,160)로 구비되고, 각각의 혼합 분배기(151,152,153,160)는 내부에 상기 산소 분배부(120) 및 산소농도 조절물질 분배부(130)를 감싸며, 상기 산소 분배부(120) 및 산소농도 조절물질 분배부(130)의 길이방향에서 각각 독립된 공간으로 분리되도록 구비될 수 있다.
그리고, 전술한 것과 같이, 상기 산소 분배부(120) 및 산소농도 조절물질 분배부(130)는 각각 길이방향으로 개구 면적을 달리하는 관통홀(121,131)이 형성되어 있다.
그래서, 상기 혼합 분배부(140)가 상기 산소 분배부(120) 및 산소농도 조절물질 분배부(130)를 길이방향으로 분리하며 감싸게 되고, 각각의 상기 혼합 분배기에는 내부에 위치한 산소 분배부(120) 및 산소농도 조절물질 분배부(130)에 형성된 관통홀(121,131)의 개구면적에 따라 각각 설정된 양의 산소 및 산소농도 조절물질이 유입될 수 있다.
구체적으로, 도 4를 참조하면, 도면상 최상단에 위치하는 산소 분배부(120)에 형성된 관통홀(121)은 그 하단에 위치한 산소 분배부(120)에 형성된 관통홀(121)의 개수보다 많게 형성되어 있다.
그리고, 도면상 최상단에 위치하는 산소농도 조절물질 분배부(130)에 형성된 관통홀(131)은 그 하단에 위치한 산소농도 조절물질 분배부(130)에 형성된 관통홀(131)의 개수보다 적게 형성되어 있다.
그래서, 도면상 최상단에 위치한 혼합 분배기는 그 하단에 위치한 혼합 분배부(140)보다 유입되는 산소의 양이 크고, 유입되는 산소농도 조절물질의 양은 적어 산소와 산소농도 조절물질이 혼합된 혼합기체에서 산소농도는 그 하단에 위치한 혼합 분배기보다 크게 된다.
다만, 상기 산소 분배부(120)에 형성된 관통홀(121)의 개구 면적과 상기 산소농도 조절물질 분배부(130)의에 형성된 관통홀(131)의 개구 면적은 각각 독립적으로 설정될 수 있다.
그러므로, 혼합기체의 산소농도를 증가시키기 위해, 상기 산소 분배부(120)에 형성된 관통홀(121)의 개구 면적을 증가시킬 수 있고, 상기 산소 분배부(120)에 형성된 관통홀(121)의 개구 면적은 유지한 상태로 상기 산소농도 조절물질 분배부(130)에 형성된 관통홀(131)의 개구 면적을 감소시키는 방식으로 산소농도를 증가시킬 수도 있다.
그리고, 상기 혼합 분배부(140)는 상기 연소부(110)와 연결부(170)에 의해 연결된다. 여기서, 상기 연결부(170)는 일측은 상기 혼합 분배부(140)와 연결되고, 타측은 상기 연소부(110)와 연결되어 상기 혼합 분배부(140)로 유입된 혼합 기체를 상기 연소부(110)에 공급한다.
한편, 상기 혼합 분배기에 연결된 연결부(170)의 타측이 연소부(110)에 연결되는 위치에 따라 상기 혼합 분배부(140)는 상기 연결부(170)에 의해 상기 연소부(110)의 측면과 연결되는 측면 혼합 분배부(150)와 상기 연결부(110)의 하단과 연결되는 하단 혼합 분배부(160)로 구분될 수 있다.
먼저, 상기 측면 혼합 분배부(150)는 복수개의 혼합 분배기(151,152,153)로 구비되며 연결부(170)에 의해 상기 연소부(110)의 측면에 다단으로 연결된다.
그래서, 각각의 혼합 분배기(151,152,153)에는 내부에 위치하는 산소 분배부(120) 및 산소농도 조절물질 분배부(130)에 형성된 관통홀(121,131)의 개구 면적에 따라 설정된 양의 산소 및 산소농도 조절물질이 유입될 수 있다.
그런데, 본 발명의 일 실시예에 의한 순산소 순환 유동층 보일러(100)는 측면 혼합 분배부(150)가 상기 연소부(110)의 상단에 하단보다 높은 산소농도를 갖는 혼합기체를 공급할 수 있도록, 상기 연소부(110)의 상단과 연결되는 혼합 분배부(140) 내부에 위치하는 산소 분배부(120)에 형성된 관통홀(121)의 개구면적이 넓고, 산소농도 조절물질 분배부(130)에 형성된 관통홀(131)의 개구면적이 작게 형성될 수 있다.
즉, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 측면 혼합 분배부(150)는 상기 연소부(110)의 높이에 따라 상기 연소부(110)의 상단에 순차적으로 연결되는 제1측면 혼합 분배기(151), 제2측면 혼합 분배기(152), 제3측면 혼합 분배기(153)를 포함하여 구성될 수 있다.
이 경우, 상기 제1측면 혼합 분배기(151) 내부에 구비된 산소 분배부(120)에 형성된 관통홀의 개구면적은 제2측면 혼합 분배기 내부에 구비된 산소 분배부(120)에 형성된 관통홀의 개구면적보다 크고, 상기 제1측면 혼합 분배기 내부에 구비된 산소농도 조절물질 분배부(130)에 형성된 관통홀의 개구면적은 제2측면 혼합 분배기 내부에 구비된 산소농도 조절물질 분배부(130)에 형성된 관통홀(131)의 개구 면적보다 작다.
그래서, 상기 제1측면 혼합 분배기(151) 내부에는 제2측면 혼합 분배기(152) 내부에 비해 산소 유입량이 상대적으로 크고, 산소농도 조절물질의 농도는 상대적으로 작아 산소 및 산소농도 조절물질이 혼합된 혼합기체에서 산소농도는 상대적으로 크게 된다.
같은 원리로, 상기 제2측면 혼합 분배기(152) 내부에 구비된 산소 분배부(120)에 형성된 관통홀(121)의 개구면적은 제3측면 혼합 분배기(153) 내부에 구비된 산소 분배부(120)에 형성된 관통홀(121)의 개구면적보다 크고, 산소농도 조절물질 분배부(130)에 형성된 관통홀(131)의 개구면적은 반대로 구비되어 상기 제2측면 혼합 분배기(152)에는 제3측면 혼합 분배기(153)에 비해 산소농도가 상대적으로 높은 혼합 기체가 형성된다.
그래서, 상기 제1측면 혼합 분배부(151), 제2측면 혼합 분배기(152), 제3측면 혼합 분배부(153)는 각각 상기 연소부(110)의 측면과 상기 연소부(110)의 높이방향의 높은 위치에서 낮은 위치로 순차적으로 연결되고, 상기 연소부(110)는 높이 방향에서 상단에 주입되는 혼합기체의 산소농도가 하단으로 주입되는 혼합기체의 산소농도보다 크게 된다.
한편, 본 발명의 다른 실시예로, 도 3에 개시된 것과는 달리 제1측면 혼합 분배기(151), 제2측면 혼합 분배기(152), 제3혼합 측면 혼합 분배기(153)가 상기 연소부(110)의 높이방향으로 순차적으로 연결되지 않을 수 있다.
즉, 각각의 측면 혼합 분배기(151,152,153)의 설치위치와 무관하게 각각의 측면 혼합 분배기(151,152,153)는 상기 연소부(110) 측면에 임의의 지점과 연결될 수 있다.
다만, 이 경우에도 연소부(110)의 상단에 상대적으로 고농도의 산소를 주입하기 위해 상기 연소부(110)의 측면 상단과 연결되는 상기 측면 혼합부(150) 내부에 포함된 산소 분배부(120)에 형성된 관통홀(121)의 개구 면적은 크고, 상기 산소농도 조절물질 분배부(130)에 형성된 관통홀(131)의 개구 면적은 작게 구비되는 한 도면에 도시된 실시예 이외에 다양한 실시예가 가능하다.
그리고, 상기 하단 혼합 분배부(160)는 상기 연소부(110)의 하단과 연결되어 상기 연소부(110)의 하단에 산소 및 산소농도 조절물질 분배부(130)의 혼합기체를 공급한다.
이때, 상기 혼합기체의 산소농도는, 전술한 상기 측면 혼합 분배부(150)와 같이 내부에 포함된 산소 분배부(120) 및 산소농도 조절물질 분배부(130)의 관통홀의 개구면적을 조절하여 설정된 산소농도를 갖는 혼합기체를 상기 연소부(110)의 하단에 투입할 수 있다.
그래서, 본 발명의 일 실시예에 의한 순산소 순환 유동층 보일러(100)는, 상기 연소부(110)의 하단부에서 높이방향으로 상대적으로 높은 위치에 고농도의 산소를 주입할 수 있어 종래의 상기 연소부(110)의 하단에 고농도의 산소가 집중되어 연료의 입자가 용융되어 상기 연소부(110)의 하단에 연소입자가 녹아 클링거 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이에 관해 구체적인 실시예로, 본 발명의 일 실시예에 의한 순산소 순환 유동층 보일러(100)는, 상기 하단 혼합 분배부(160) 내부에 형성된 산소 분배부(120)의 관통홀의 개구면적을 50%이하로 설정하고, 산소농도 조절물질 분배부(130)의 개구면적을 80%이항으로 설정할 수 있다.
그리고, 상기 연소부(110)의 하단으로 집중되는 산소를 상기 연소부(110)의 측면에 투입하고, 상기 연소부(110)의 측면에는 높이에 따라 순차적으로 상기 연소부(110)의 상단에 고농도의 산소가 투입될 수 있도록 상기 측면 혼합 분배부(150) 내부에 형성된 관통홀의 개구면적을 설정함으로써 상기 종래의 연소부(110)에서 발생하는 연소부(110)의 하단에 폭발적인 반응을 방지하고, 입자의 용융에 의해 발생하는 클링거 현상을 방지할 수 있다.
이에 대해 도 2 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 혼합 분배부(140)를 구비하는 경우, 상기 연소부(110)의 하단의 산소농도가 종래의 70%에서 40%정도로 감소하고, 상기 연소부(110)의 하부의 일정한 높이 아래에서는 산소 농도가 종래의 연소부(110)에 비해 35%정도에서 균일한 농도를 유지하는 것을 알 수 있다.
한편, 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 상기 연소부(110)는 관형상을 구비되어 상기 연소부(110)와 연결되고, 이때, 상기 연소부(110)의 측면에 연결되는 연결부(170)의 단부는 복수개의 관(171,172)으로 분기되도록 구비될 수 있다.
그리고, 분기된 상기 연결부(170)의 단부는 설정된 단면적을 구비할 수 있어 상기 연소부(110) 내부에 투입되는 연소기체의 분사 거리를 조절할 수 있다.
즉, 동일한 압력으로 상기 연결부(170)에서 혼합기체가 상기 연소부(110)에 투입되는 경우에도, 분기된 관(172)의 단면이 상대적으로 경우 분사된느 혼합기체의 분사속도는 크기 때문에 분사거리도 상대적으로 길게 된다..
다만, 도 5에 되시된 상기 연결부(170)의 단부는 일 실시예에 불과하고, 상기 연소부(110)의 연소환경에 따라 상기 연결부(170)의 분기된 관(171,172)의 단면적을 조절하려 상기 연소부(110) 내에서 원하는 온도분포를 유지할 수 있다.
그리고, 도 6을 참조하면, 상기 측면 혼합 분배부(150)는 복수개의 혼합 분배기로 구비될 수 있으며, 각각 연소부(110)와 연결되는 연소부(110)의 단부는 전술한 것과 같이 단부가 분기된 관으로 구비되고, 각각 설정된 단면적을 형성하도록 구비될 수 있다.
그래서, 도 6에서 도시된 것과 같이, 상기 연소부(110)의 높이방향에서도 다양하게 혼합기체의 분사거리를 조절할 수 있다.
그 결과, 본 발명의 일 실시예에 의한 연소부(110)는, 내부에 설정된 거리로 혼합기체가 수직방향 및 수평방향으로 상기 연결부(170)에서 분사될 수 있으므로 설정된 연소환경을 구현할 수 있으므로 균일한 온도분포를 유지하는 것도 가능하다.
그리고, 본 발명은 지금까지 특정한 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.
100: 순환 유동층 보일러 110: 연소부
120: 산소 분배부 130: 산소농도 조절물질 분배부
140: 혼합 분배부 150: 측면 혼합 분배부
160: 하단 혼합 분배부 170: 연결부
180: 산소 공급부

Claims (12)

  1. 연소반응이 일어나는 연소부; 및
    상기 연소부의 측면과 하단에 설정된 양의 산소가 유입되도록, 길이방향으로 설정된 개구 면적을 형성하는 복수개의 관통홀을 통해 유출되는 산소를 각각 상기 연소부의 측면에 다단 공급하고 상기 연소부의 하단에 공급하는 산소 분배부;를 포함하고,
    상기 연소부의 측면과 하단에 설정된 양의 산소농도 조절물질이 유입되도록, 길이방향으로 설정된 개구 면적을 형성하는 복수개의 관통홀을 통해 유출되는 산소농도조절물질을 각각 상기 연소부의 측면에 다단 공급하고 상기 연소부의 하단에 공급하는 산소농도 조절물질 분배부;를 더 포함하며,
    상기 산소 분배부 및 상기 산소농도 조절물질 분배부에서 유출된 산소 및 산소농도 조절물질이 혼합되어 혼합기체를 형성하고 혼합기체에 산소가 설정된 농도로 포함되도록, 상기 산소 분배부 및 상기 산소농도 조절물질 분배부를 감싸고 길이방향으로 분리하는 복수개의 혼합 분배기로 구비되는 혼합 분배부; 및
    상기 혼합 분배부를 상기 연소부에 연결하는 연결부;를 더 포함하고,
    상기 혼합 분배부는,
    상기 연소부의 측면과 연결되어 연소부의 높이에 따라 설정된 농도의 산소를 포함하는 혼합기체를 공급하는 복수개의 혼합 분배기로 구비되는 측면 혼합 분배부;를 포함하며,
    상기 측면 혼합 분배부는,
    상기 연소부의 하부에서 높이가 상승할수록 연소부에 산소 농도가 증가된 혼합기체가 유입되도록, 상기 연소부의 측면 상단에 연결된 혼합 분배기 내부에 구비된 산소 분배부에 형성된 관통홀의 개구면적은 하단에 연결된 혼합 분배기 내부에 구비된 산소 분배부에 형성된 관통홀의 개구면적보다 크도록 구비되고,
    상기 연소부의 측면 상단에 연결된 혼합 분배기 내부에 구비된 산소농도 조절물질 분배부에 형성된 관통홀의 개구면적은 하단에 연결된 혼합 분배기 내부에 구비된 산소농도 조절물질 분배부에 형성된 관통홀의 개구면적보다 작도록 구비되어, 상기 연소부의 하단부에서 높이방향으로 상대적으로 높은 위치에 고농도의 산소를 주입할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 순산소 순환 유동층 보일러.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 혼합 분배부는,
    상기 연소부의 하단으로 설정된 농도의 산소를 포함하는 혼합기체를 공급하는 하단 혼합 분배부;를 포함하여 구성되는 순산소 순환 유동층 보일러.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 측면 혼합 분배부는,
    혼합기체에서 산소농도를 조절하기 위해, 상기 산소 분배부 및 상기 산소농도 조절물질 분배부에 형성된 관통홀의 크기 및 개수를 조절하여 관통홀의 개구면적이 설정된 크기로 구비되는 것을 특징으로 하는 순산소 순환 유동층 보일러.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 연결부는
    상기 연소부에 설정된 높이에서 수평방향으로 분기된 형태로 혼합기체를 공급하기 위해, 일측이 상기 연소부 내부에서 분기된 복수개의 관 형상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 순산소 순환 유동층 보일러.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 연결부는,
    복수개의 관에서 유출되는 혼합기체의 유출속도를 조절하기 위해, 각각의 관이 설정된 단면적으로 구비되는 것을 특징으로 하는 순산소 순환 유동층 보일러.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 연결부는,
    상기 연소부의 높이 방향으로 복수개로 구비되는 것을 특징으로 하는 순산소 순환 유동층 보일러.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 산소농도 조절물질은 이산화탄소로 구비되는 것을 특징으로 하는 순산소 순환 유동층 보일러.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 산소농도 조절물질 분배부에는 상기 연소부에서 발생되는 이산화탄소가 재순환되어 유입되는 것을 특징으로 하는 순산소 순환 유동층 보일러.
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