KR102108576B1 - Circulating fluidized bed boiler equipped with heat exchanger - Google Patents

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Abstract

열 교환기를 구비한 순환 유동층 보일러가 제공된다. 열 교환기를 구비한 순환 유동층 보일러는, 연료를 연소하는 연소로와, 연소로 하부의 전면 및 후면의 내화재 영역에 구비된 열 교환기를 포함하며, 열 교환기는, 연소로 내부의 입자가 유입되는 상부 개구부와 열 교환기 내부의 입자가 연소로로 배출되는 하부 개구부를 포함함으로써, 보일러의 소형화를 꾀할 수 있으며, 연소로의 횡방향의 온도 편차를 줄일 수 있다.A circulating fluidized bed boiler with a heat exchanger is provided. A circulating fluidized bed boiler equipped with a heat exchanger includes a combustion furnace for combusting fuel and a heat exchanger provided in a refractory area at the front and rear of the lower part of the combustion furnace, wherein the heat exchanger is an upper part into which particles inside the combustion furnace are introduced. By including the opening and the lower opening through which particles inside the heat exchanger are discharged to the combustion furnace, the boiler can be miniaturized and the temperature deviation in the lateral direction of the combustion furnace can be reduced.

Description

열 교환기를 구비한 순환 유동층 보일러{CIRCULATING FLUIDIZED BED BOILER EQUIPPED WITH HEAT EXCHANGER}Circulating fluidized bed boiler with heat exchanger {CIRCULATING FLUIDIZED BED BOILER EQUIPPED WITH HEAT EXCHANGER}

본 출원은, 순환 유동층 보일러에 관한 것이다.
This application relates to a circulating fluidized bed boiler.

일반적으로, 순환 유동층 연소는 석탄, 슬러지, 고형화 연료와 같은 다양한 연료를 주입하고 고온의 모래와 같은 층물질과 함께 유동시켜 연소로 내에서 연소시키는 방식으로, 이러한 순환 유동층 연소를 이용한 순환 유동층 보일러의 구성은, 연소로, 싸이클론, 룹씰로 구성되며, 순환 유동층 보일러는 외부 열교환기가 설치되지 않은 형태와 외부 열교환기가 설치된 형태가 있다.
In general, circulating fluidized bed combustion is a method in which various fuels such as coal, sludge, and solidified fuel are injected and flowed together with a bed material such as hot sand to burn in a combustion furnace. The configuration is composed of a combustion furnace, a cyclone, and a loop seal, and the circulating fluidized bed boiler has a form in which an external heat exchanger is not installed and an external heat exchanger is installed.

도 1에는 외부 열 교환기가 설치된 순환 유동층 보일러를 도시하고 있다.1 shows a circulating fluidized bed boiler with an external heat exchanger installed.

도 1에 도시된 바와 같이, 외부 열교환기(31)가 설치된 순환 유동층 보일러(10)는, 연료를 연소시켜 고온의 가스를 생성하는 연소로(11)와, 연소로(11) 내부의 연소에 의한 입자를 포집하는 싸이클론(12)과, 싸이클론(12)에서 포집한 입자를 연소로(11) 내부로 재순환시키는 비기계적 밸브인 룹씰(loopseal, 13), 그리고 룹씰(loopseal, 13)의 일부 입자를 입력받아 연소로(11)로 재순환시킴으로써, 열 흡수 공간의 확보 및 연소로(11)의 온도를 조절하는 외부 열 교환기(31)로 구성된다.
As shown in FIG. 1, the circulating fluidized bed boiler 10 provided with an external heat exchanger 31 is used for combustion inside the combustion furnace 11 and combustion furnace 11 that generates high-temperature gas by burning fuel. Cyclone (12) to collect the particles by, and the non-mechanical valve loopseal (13), and loopseal (13) of the non-mechanical valve for recirculating the particles collected in the cyclone 12 into the combustion furnace 11 It is composed of an external heat exchanger (31) that secures heat absorption space and regulates the temperature of the combustion furnace (11) by receiving some particles and recirculating them to the combustion furnace (11).

한편, 연소로(11) 하부는 비교적 큰 입자들(유동 층물질, 19)이 비산되어 순환하지 않고 격렬한 유동 현상(난류)을 보이므로, 이로 인한 마모나 침식을 방지하기 위해 내화재(15)로 구성된다.
On the other hand, the lower part of the combustion furnace 11 shows a violent flow phenomenon (turbulent flow) without circulation due to scattering of relatively large particles (flow layer material, 19), so as to prevent the wear or erosion caused by the refractory material 15 It is composed.

상술한 외부 열교환기(31)는 연소로(11)의 외부에 설치되어 있어 보일러 전체 크기가 커진다. 또한, 외부 열교환기(31)는 연소로(11)의 후면에 설치되어 있기 때문에, 연소로(11)의 전, 후면의 온도차를 야기시키게 된다. 또한, 보일러의 운전시 다양한 연료 입도의 변화로 인해 입자 순환량이 변환하게 되는데, 이는 열 흡수량의 변화를 가져올 수 있어 연소로(11) 하부 온도의 안정적인 조절이 어려운 문제점이 있다.
The above-described external heat exchanger 31 is installed outside the combustion furnace 11 to increase the overall size of the boiler. In addition, since the external heat exchanger 31 is installed on the rear surface of the combustion furnace 11, the temperature difference between the front and rear surfaces of the combustion furnace 11 is caused. In addition, during the operation of the boiler, the particle circulation amount is changed due to various fuel particle size changes, which may cause a change in the heat absorption amount, which makes it difficult to stably control the temperature of the lower part of the combustion furnace 11.

본 출원은 소형화를 꾀할 수 있으며, 연소로의 횡방향의 온도 편차를 줄일 수 있음과 동시에 연소로로부터 열교환기로 유입되는 입자량을 조절할 수 있는 열 교환기를 구비한 순환 유동층 보일러를 제공한다.
The present application provides a circulating fluidized bed boiler equipped with a heat exchanger capable of miniaturization, reducing the temperature deviation in the lateral direction of the combustion furnace, and controlling the amount of particles flowing into the heat exchanger from the combustion furnace.

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 순환 유동층 보일러에 있어서, 연료를 연소하는 연소로; 및 상기 연소로 하부의 전면 및 후면의 내화재 영역에 구비된 열 교환기를 포함하며, 상기 열 교환기는, 상기 연소로 내부의 입자가 유입되는 상부 개구부와 상기 열 교환기 내부의 입자가 상기 연소로로 배출되는 하부 개구부를 포함하는 순환 유동층 보일러를 제공한다.
According to an embodiment of the present invention, a circulating fluidized bed boiler comprising: a combustion furnace for burning fuel; And a heat exchanger provided in a refractory area on the front and rear sides of the lower part of the combustion furnace, wherein the heat exchanger includes an upper opening through which particles inside the combustion furnace and particles inside the heat exchanger are discharged to the combustion furnace. It provides a circulating fluidized bed boiler comprising a lower opening.

본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 하부 개구부는, 높이에 따라 설치된 복수개의 개구부를 구비함으로써, 상기 열 교환기 내부의 입자가 상기 연소로로 배출되는 높이가 조절되도록 구성될 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, the lower opening, by having a plurality of openings installed according to the height, may be configured to control the height of the particles discharged into the combustion furnace inside the heat exchanger.

본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 하부 개구부는, 일정 간격을 가지고 상하로 이격된 U자 또는 V자 형태의 상부와 하부로 구성되며, 상기 하부에는 다수개의 유동 노즐을 구비하여 상부로 보조 유동화 공기를 주입하도록 구성될 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, the lower opening is composed of upper and lower U-shaped or V-shaped spaced up and down at regular intervals, the lower portion is provided with a plurality of flow nozzles to the auxiliary fluidized air to the top It can be configured to inject.

본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 다수개의 유동 노즐은, 상기 하부 개구부의 하부의 단면을 따라 일정 간격을 가지고 배치될 수 있다.
According to the embodiment of the present invention, the plurality of flow nozzles may be arranged at regular intervals along the cross section of the lower portion of the lower opening.

본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 순환 유동층 보일러는, 상기 상부 개구부의 상부에 구비되어 상기 연소로의 수평 방향을 기준으로 하부 방향으로 일정 각도로 2차 공기를 주입하는 2차 공기 주입 노즐을 더 포함할 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, the circulating fluidized bed boiler further includes a secondary air injection nozzle provided at an upper portion of the upper opening to inject secondary air at a predetermined angle in a downward direction based on the horizontal direction of the combustion furnace. It can contain.

본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 일정 각도는, 30도 내지 60도 사이의 값일 수 있다.
According to the embodiment of the present invention, the predetermined angle may be a value between 30 and 60 degrees.

본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 열 교환기는, 그 하부에 열 교환기 내부로 공기를 주입하기 위한 분사판 노즐을 더 포함할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, the heat exchanger may further include an injection plate nozzle for injecting air into the heat exchanger below the heat exchanger.

본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 2차 공기 주입 노즐을 통해 주입되는 2차 공기 또는 상기 분사판 노즐을 통해 주입되는 공기는 0.3m/s 내지 0.7m/s 사이의 공탑 속도를 가질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the secondary air injected through the secondary air injection nozzle or the air injected through the injection plate nozzle may have an idle speed between 0.3 m / s and 0.7 m / s.

본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 열 교환기의 하부는, 하부에서 상부로 갈수록 확장되는 테이퍼(taper) 구조를 가질 수 있다.
According to the embodiment of the present invention, the lower portion of the heat exchanger may have a taper structure that extends from bottom to top.

본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 보조 유동화 공기가 주입되는 동안에 상기 상부와 하부 사이의 간격에 채워진 입자가 상기 주입되는 보조 유동화 공기에 의해 상기 연소로로 흘러 넘치며, 상기 보조 유동화 공기가 주입되지 않는 동안에는 상기 상부와 하부 사이의 간격에 채워진 입자에 의해 상기 연소로와 상기 열 교환기 사이의 입자의 흐름이 차단될 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, while the auxiliary fluidized air is injected, particles filled in the gap between the upper and lower portions overflow into the combustion furnace by the injected auxiliary fluidized air, and the auxiliary fluidized air is not injected During the process, the flow of particles between the combustion furnace and the heat exchanger may be blocked by particles filled in the gap between the top and bottom.

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 순환 유동층 보일러의 하부의 내화재 영역에 열 교환기를 설치하여 열 전달율이 높은 열 교환 흡수 면적을 확보하도록 함으로써, 보일러의 소형화를 꾀할 수 있다.
According to one embodiment of the present invention, by installing a heat exchanger in the refractory area at the bottom of the circulating fluidized bed boiler to ensure a heat exchange absorption area with a high heat transfer rate, the boiler can be miniaturized.

또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 연소로 하부의 전면 및 후면의 내화재 영역에 열 교환기를 설치함으로써, 연소로의 횡방향의 온도 편차를 줄일 수 있다.
Further, according to another embodiment of the present invention, by providing heat exchangers in the refractory areas on the front and rear of the lower part of the combustion furnace, it is possible to reduce the temperature deviation in the lateral direction of the combustion furnace.

또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 열 교환기는 연소로 내부의 입자가 유입되는 상부 개구부와 열 교환기 내부의 입자가 연소로로 배출되는 하부 개구부를 포함하되, 상부 개구부를 통해서 2차 공기를 주입함으로써, 연소로로부터 열교환기로 유입되는 입자량을 조절할 있다.
In addition, according to another embodiment of the present invention, the heat exchanger includes an upper opening through which particles inside the combustion furnace are introduced and a lower opening through which particles inside the heat exchanger are discharged into the combustion furnace. By injection, it is possible to control the amount of particles flowing into the heat exchanger from the combustion furnace.

또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 열 교환기의 하부 개구부는 일정 간격을 가지고 상하로 이격된 U자 또는 V자 형태로 구성함으로써, 열교환기 내의 입자량을 조절할 수 있어 온도 조절, 열 흡수량 조절 등이 가능하다.
In addition, according to another embodiment of the present invention, the lower opening of the heat exchanger is configured in a U-shape or V-shape spaced up and down at regular intervals, so that the amount of particles in the heat exchanger can be controlled to control temperature and heat absorption. Etc. are possible.

도 1은 종래의 순환 유동층 보일러의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 의한 열 교환기를 구비한 순환 유동층 보일러의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 하부 개구부를 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 의한 입자 및 기체의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.1 is a cross-sectional view of a conventional circulating fluidized bed boiler.
2 is a cross-sectional view of a circulating fluidized bed boiler having a heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining in detail the lower opening according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining the flow of particles and gases according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited only to the embodiments described below. The shape and size of elements in the drawings may be exaggerated for clarity, and elements indicated by the same reference numerals in the drawings are the same elements.

이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 따른 열 교환기를 구비한 순환 유동층 보일러를 상세하게 설명한다.
Hereinafter, a circulating fluidized bed boiler having a heat exchanger according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 4.

도 2를 참조하면, 열 교환기를 구비한 순환 유동층 보일러(200)는, 연료를 연소시켜 고온의 가스를 생성하는 연소로(11)와, 연소로(11) 내부의 연소에 의한 입자를 포집하는 싸이클론(12)과, 싸이클론(12)에서 포집한 입자를 연소로(11) 내부로 재순환시키는 비기계적 밸브인 룹씰(loopseal, 13)(도면부호 17은 룹씰 분사판 노즐을 의미함), 그리고 연소로(11)에서 일부 입자를 받아 연소로(11)로 재순환시킴으로써, 열 흡수 공간의 확보 및 연소로(11)의 온도를 조절하는 열 교환기(51)를 포함할 수 있으며, 상술한 입자는 석탄재, 석회석, 모래나 회재와 같은 층물질일 수 있다. 열 교환기(51)의 하부는 하부에서 상부로 갈수록 확장되는 테이퍼(taper) 구조를 가질 수 있다.Referring to FIG. 2, a circulating fluidized bed boiler 200 equipped with a heat exchanger is configured to collect particles by combustion inside the combustion furnace 11 and combustion furnace 11 that generates high-temperature gas by burning fuel. Cyclone 12 and loopseal (13), which is a non-mechanical valve that recirculates the particles collected by cyclone 12 into the combustion furnace 11 (drawing number 17 means a loopseal spray plate nozzle), And by receiving some particles from the combustion furnace 11 and recirculating to the combustion furnace 11, it may include a heat exchanger 51 to secure the heat absorption space and adjust the temperature of the combustion furnace 11, the particles described above Can be a layer material such as coal ash, limestone, sand or ash. The lower portion of the heat exchanger 51 may have a taper structure that extends from bottom to top.

구체적으로, 연소로(11)에는 모래나 회재와 같은 층물질과 고체 연료의 탈황을 위해 석회석이 주입되며, 연료를 연소시켜 고온의 가스를 생성할 수 있다. 연소로(11) 하부의 분사판 노즐(16)을 통해 주입된 공기에 의해 층물질과 석회석을 유동, 비산 및 순환시키면서 연소시킬 수 있다. 이러한 연소로(11)의 하부는 비교적 큰 입자들이 비산되어 순환하지 않고 격렬한 유동 현상(난류)을 보이므로, 이로 인한 마모나 침식을 방지하기 위해 내화재(15)로 구성될 수 있다.
Specifically, limestone is injected into the combustion furnace 11 for desulfurization of layered materials such as sand or ash and solid fuels, and high temperature gas can be generated by burning the fuel. The layered material and the limestone can be combusted while flowing, scattering, and circulating by air injected through the injection plate nozzle 16 at the bottom of the combustion furnace 11. Since the lower part of the combustion furnace 11 exhibits a violent flow phenomenon (turbulent flow) without circulation due to scattering of relatively large particles, it may be composed of a refractory material 15 to prevent wear or erosion.

또한, 분사판 노즐(16)을 통해 주입되는 1차 공기(20)의 양은 전체 공기(1차 공기(20) + 2차 공기(22))의 약 50 ~ 70% 정도가 되므로, 1차 공기의 주입을 통한 하부의 적정 유동 유속을 얻기 위해서 연소로(11) 하부의 내화재(15)는 하부로부터 상부로 갈수록 점차 넓어지는 테이퍼(taper) 구조를 가질 수 있다.
In addition, since the amount of the primary air 20 injected through the injection plate nozzle 16 is about 50 to 70% of the total air (primary air 20 + secondary air 22), the primary air In order to obtain a proper flow rate of the lower portion through the injection of the refractory material 15 of the lower part of the combustion furnace 11 may have a taper structure gradually widening from the lower portion to the upper portion.

그리고, 연소로(11) 하부의 전면(front) 및 후면(rear)의 내화재 영역(15)에는 열 교환기(51)가 구비되며, 열 교환기(51)는, 내부 순환형 열 교환기로 연소로(11) 내부의 입자가 유입되는 상부 개구부(54)와 열 교환기(51) 내부의 입자가 연소로(11)로 배출되는 하부 개구부(53)를 포함할 수 있다. 이때 연소로(11)의 전면 또는 후면으로 공급되는 연료(23)(도 2에는 전면으로 공급되는 연료만 도시됨)는 열 교환기(51)를 거쳐 연소로(11)로 투입되도록 구성될 수 있다.
In addition, a heat exchanger 51 is provided in the refractory area 15 of the front and rear of the lower part of the combustion furnace 11, and the heat exchanger 51 is an internal circulation type heat exchanger. 11) may include an upper opening 54 through which particles are introduced, and a lower opening 53 through which particles inside the heat exchanger 51 are discharged to the combustion furnace 11. At this time, the fuel 23 supplied to the front or rear of the combustion furnace 11 (only fuel supplied to the front is shown in FIG. 2) may be configured to be injected into the combustion furnace 11 through the heat exchanger 51. .

또한, 열 교환기(51)의 하부에는 유동화를 위한 분사판 노즐(52)이 설치될 수 있으며, 이러한 분사판 노즐(52)을 통해 주입되는 유동화 공기(21)는 열 교환기(51) 내의 유속이 0.3m/s 내지 0.7m/s, 바람직하게는 0.5m/s의 공탑 속도를 가지도록 공급하여 기포 유동층 영역이 되도록 구성할 수 있다. 이와 같이 기포 유동층 영역이 되면 입자는 유체처럼 움직이기 때문에 하부 개구부(53) 높이까지 입자층이 쌓이면 자연스럽게 넘쳐(overflow) 연소로(11)로 흘러 들어가게 된다.
In addition, a spray plate nozzle 52 for fluidization may be installed under the heat exchanger 51, and the fluidized air 21 injected through the spray plate nozzle 52 has a flow rate in the heat exchanger 51. It can be configured to be a bubble fluidized bed region by supplying it with an idle velocity of 0.3 m / s to 0.7 m / s, preferably 0.5 m / s. When the bubble fluidized bed region is formed, particles move like a fluid, so if the particle layer accumulates up to the height of the lower opening 53, it naturally overflows and flows into the combustion furnace 11.

이하에서는, 도 2 및 도 3을 참조하여 상술한 하부 개구부(53)의 구조를 상세하게 설명한다.Hereinafter, the structure of the lower opening 53 described above will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 하부 개구부(53)는 높이에 따라 설치된 복수개의 개구부를 구비함으로써, 열 교환기(51) 내부의 입자가 연소로(11)로 배출되는 높이가 조절될 수 있다.
2 and 3, the lower opening 53 has a plurality of openings installed according to the height, so that the height at which particles inside the heat exchanger 51 are discharged to the combustion furnace 11 can be adjusted. have.

또한, 하부 개구부(53)는 일정 간격을 가지고 상하로 이격된 U자 또는 V자 형태의 하부 개구부의 상부(53-1)와 하부 개구부의 하부(53-2)로 구성되며, 하부 개구부의 하부(53-2)에는 다수개의 유동 노즐(63)을 구비하여 보조 유동화 공기 헤더(62)를 통해 상부(53-1)로 보조 유동화 공기(61)를 주입하도록 구성될 수 있다. 상술한 다수개의 유동 노즐(63)은, 하부 개구부(53)의 하부의 단면을 따라 일정 간격을 가지고 배치될 수 있다.
In addition, the lower opening 53 is composed of an upper portion 53-1 of a U- or V-shaped lower opening spaced up and down at regular intervals and a lower portion 53-2 of the lower opening, and the lower portion of the lower opening. The 53-2 may be provided with a plurality of flow nozzles 63 to be configured to inject the auxiliary fluidizing air 61 into the upper part 53-1 through the auxiliary fluidizing air header 62. The plurality of flow nozzles 63 described above may be disposed at regular intervals along a cross section of the lower portion of the lower opening 53.

상술한 하부 개구부(53)의 구조에 의하면, 보조 유동화 공기(61)가 주입되는 동안에 하부 개구부의 상부(53-1)와 하부 개구부의 하부(53-2) 사이의 간격에 채워진 입자가 주입되는 보조 유동화 공기(61)에 의해 연소로(11)로 흘러 넘치며, 보조 유동화 공기(61)가 주입되지 않는 동안에는 하부 개구부의 상부(53-1)와 하부 개구부의 하부(53-2) 사이의 간격에 채워진 입자에 의해 연소로(11)와 열 교환기(51) 사이의 입자의 흐름을 차단시키는 씰링(sealing) 효과를 얻을 수 있다. 이와 같이 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 열 교환기(51)에서 연소로(11)로 배출되는 입자의 양 및 체류 시간의 조절을 통해 열 교환관(55)을 통한 열 흡수량을 조절할 수 있으며, 연소로(11)로 주입되는 입자의 온도 또한 조절이 가능하여 연소로(11)의 하부 온도를 조절할 수 있는 기술적 효과가 있다.
According to the structure of the lower opening 53 described above, the particles filled in the gap between the upper portion 53-1 of the lower opening and the lower portion 53-2 of the lower opening are injected while the auxiliary fluidizing air 61 is injected. The gap between the upper part 53-1 of the lower opening and the lower part 53-2 of the lower opening while the auxiliary fluidizing air 61 is overflowed into the combustion furnace 11 and the auxiliary fluidizing air 61 is not injected. A sealing effect that blocks the flow of particles between the combustion furnace 11 and the heat exchanger 51 by the particles filled in can be obtained. As described above, according to one embodiment of the present invention, the amount of heat absorbed through the heat exchange tube 55 can be controlled by controlling the amount of particles discharged from the heat exchanger 51 to the combustion furnace 11 and the residence time, The temperature of the particles injected into the combustion furnace 11 can also be controlled, which has a technical effect of controlling the lower temperature of the combustion furnace 11.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 상부 개구부(54)의 상부에는 2차 공기 주입 노즐(24)이 더 포함될 수 있으며, 2차 공기 주입 노즐(24)은 연소로(11)의 수평 방향을 기준으로 하부 방향으로 일정 각도로 2차 공기(22)를 주입할 수 있다. 여기서, 일정 각도는 30도 내지 60도 사이의 값을 가질 수 있다. 또한, 2차 공기 주입 노즐(24)을 통해 주입되는 2차 공기는 0.3m/s 내지 0.7m/s 사이의 공탑 속도를 가질 수 있다.
On the other hand, as shown in Figure 3, the upper portion of the upper opening 54 may further include a secondary air injection nozzle 24, the secondary air injection nozzle 24 is the horizontal direction of the combustion furnace (11) As a reference, the secondary air 22 may be injected at a predetermined angle in a downward direction. Here, the predetermined angle may have a value between 30 degrees and 60 degrees. In addition, the secondary air injected through the secondary air injection nozzle 24 may have an air tower speed between 0.3 m / s and 0.7 m / s.

이와 같이, 상부 개구부(54)의 상부에서 2차 공기(22)를 주입함으로써, 열 교환기(51)로 투입되는 연료(23)로부터 발생하는 휘발 성분 및 수분의 연소로(11)의 확산 혼합을 증가시킬 수 있다. 또한, 주입되는 2차 공기(22)의 양을 증가시킴으로써, 상부 개구부(54)로 유입되는 입자들이 2차 공기(22)에 의해 방해를 받기 때문에 그 양이 줄어들 수 있다. 즉, 2차 공기 주입 노즐(24)을 통해 주입되는 2차 공기(22)의 양을 조절함으로써, 연소로(11)로부터 열 교환기(51)로 유입되는 입자의 양을 조절할 수 있는 기술적 효과가 있다.
In this way, by injecting secondary air 22 from the upper portion of the upper opening 54, diffusion mixing of the volatile components and the combustion furnace 11 of moisture generated from the fuel 23 input to the heat exchanger 51 is performed. Can be increased. In addition, by increasing the amount of secondary air 22 to be injected, the amount introduced into the upper opening 54 can be reduced because the particles are blocked by the secondary air 22. That is, by controlling the amount of secondary air 22 injected through the secondary air injection nozzle 24, the technical effect of controlling the amount of particles flowing into the heat exchanger 51 from the combustion furnace 11 is have.

한편, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 연소로(11)의 하부 내화재(15)는 일정 높이 이후에, 수관벽(25)으로 대체되며, 내화재(15)와 수관벽의 경계(14)는 상부로 비산되어 올라갔던 입자들(65)이 수관벽을 따라 내려오면서 발생하는 유동 현상에 의해 내화재(15)와 수관벽의 경계(14) 부분에 마모가 심하게 일어나게 된다. 도 4의 (a)에서 미설명된 부호 64는 주입된 1차 공기(20)의 연소로(11) 내의 유동 패턴이다.
On the other hand, as shown in Figure 4 (a), the lower refractory material 15 of the combustion furnace 11 is replaced by a water pipe wall 25 after a certain height, the boundary between the refractory material 15 and the water pipe wall ( 14) due to the flow phenomenon that occurs when particles 65 scattered upward and descend along the water pipe wall, abrasion is severely caused at the boundary 14 between the refractory material 15 and the water pipe wall. Reference numeral 64 not illustrated in FIG. 4A is a flow pattern in the combustion furnace 11 of the injected primary air 20.

따라서, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 하부에서 상부로 유동되어 올라오는 입자들(65)의 일부가 상부 개구부(54)를 통해 열 교환기(51)로 유입되도록 함으로써, 내화재(15)와 수관벽의 경계(14) 부분의 마모를 감소시킬 수 있으며, 상부 개구부(54)를 통해 연소로(11)로 배출되는 기체(유동 공기, 연료 휘발분, 수분 및 2차 공기)에 의해 연소로(11)의 측면을 보호할 수 있어 경계(14)의 마모를 저감시킬 수 있다.
Thus, as shown in Figure 4 (b), according to an embodiment of the present invention, a part of the particles 65 flowing up from the bottom to the top of the heat exchanger 51 through the upper opening 54 ), The wear of the refractory 15 and the boundary 14 of the water pipe wall can be reduced, and gas discharged to the combustion furnace 11 through the upper opening 54 (flow air, fuel volatile, The side of the combustion furnace 11 can be protected by moisture and secondary air), thereby reducing wear of the boundary 14.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 순환 유동층 보일러의 하부의 내화재 영역에 열 교환기를 설치하여 열 전달율이 높은 열 교환 흡수 면적을 확보하도록 함으로써, 보일러의 소형화를 꾀할 수 있다.
As described above, according to one embodiment of the present invention, by installing a heat exchanger in the refractory area under the circulating fluidized bed boiler to ensure a heat exchange absorption area with a high heat transfer rate, the boiler can be miniaturized.

또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 연소로 하부의 전면 및 후면의 내화재 영역에 열 교환기를 설치함으로써, 연소로의 횡방향의 온도 편차를 줄일 수 있다.
Further, according to another embodiment of the present invention, by providing heat exchangers in the refractory areas on the front and rear of the lower part of the combustion furnace, it is possible to reduce the temperature deviation in the lateral direction of the combustion furnace.

또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 열 교환기는 연소로 내부의 입자가 유입되는 상부 개구부와 열 교환기 내부의 입자가 연소로로 배출되는 하부 개구부를 포함하되, 상부 개구부를 통해서 2차 공기를 주입함으로써, 연소로로부터 열교환기로 유입되는 입자량을 조절할 있다.
In addition, according to another embodiment of the present invention, the heat exchanger includes an upper opening through which particles inside the combustion furnace are introduced and a lower opening through which particles inside the heat exchanger are discharged into the combustion furnace. By injection, it is possible to control the amount of particles flowing into the heat exchanger from the combustion furnace.

또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 열 교환기의 하부 개구부는 일정 간격을 가지고 상하로 이격된 U자 또는 V자 형태로 구성함으로써, 열교환기 내의 입자량을 조절할 수 있어 온도 조절, 열 흡수량 조절 등이 가능하다.
In addition, according to another embodiment of the present invention, the lower opening of the heat exchanger is configured in a U-shape or V-shape spaced up and down at regular intervals, so that the amount of particles in the heat exchanger can be controlled to control temperature and heat absorption. Etc. are possible.

본 출원은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
This application is not limited by the above-described embodiment and the accompanying drawings. It is intended to limit the scope of rights by the appended claims, and that various forms of substitutions, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention as set forth in the claims to those skilled in the art. It will be self-evident.

10: 순환 유동층 보일러 11: 연소로
12: 싸이클론 13: 룹씰
14: 경계 15: 내화재
16: 연소로 하부의 분사판 노즐 17: 룹씰 분사판 노즐
19: 유동 층물질 20: 1차 공기
21: 유동화 공기 22: 2차 공기
23: 연료(석탄) 24: 2차 공기 주입 노즐
25: 수관벽 52: 열 교환기 분사판 노즐
53: 하부 개구부 54: 상부 개구부
55: 열 교환관 61: 보조 유동화 공기
62: 보조 유동화 공기 헤더 63: 유동 노즐
64: 1차 공기의 유동 패턴 65: 입자들
200: 열 교환기를 구비한 순환 유동층 보일러10: Circulating fluidized bed boiler 11: Combustion furnace
12: cyclone 13: loop seal
14: boundary 15: refractory
16: Spray plate nozzle at the bottom of the furnace 17: Loop seal spray plate nozzle
19: Fluidized bed material 20: Primary air
21: fluidizing air 22: secondary air
23: fuel (coal) 24: secondary air injection nozzle
25: water pipe wall 52: heat exchanger spray plate nozzle
53: lower opening 54: upper opening
55: heat exchange tube 61: auxiliary fluidized air
62: auxiliary fluidizing air header 63: flow nozzle
64: primary air flow pattern 65: particles
200: circulating fluidized bed boiler with heat exchanger

Claims (10)

순환 유동층 보일러에 있어서,
연료를 연소하는 연소로; 및
상기 연소로 하부의 전면 및 후면의 내화재 영역에 구비된 열 교환기를 포함하며,
상기 열 교환기는, 상기 연소로 내부의 입자가 유입되는 상부 개구부와 상기 열 교환기 내부의 입자가 상기 연소로로 배출되는 하부 개구부를 포함하고,
상기 하부 개구부는,
일정 간격을 가지고 상하로 이격된 U자 또는 V자 형태의 상부와 하부로 구성되며,
상기 하부는,
상기 하부의 상기 상부와 대면하는 면에 형성되고, 입자를 수용하도록 구성되는 홈; 및
상기 홈의 단면을 따라 일정 간격을 가지고 배치되고, 상부로 보조 유동화 공기를 주입하도록 구성되는 다수개의 유동 노즐을 구비하고,
상기 보조 유동화 공기가 주입되는 동안에 상기 상부와 하부 사이의 간격에 채워진 입자가 상기 주입되는 보조 유동화 공기에 의해 상기 연소로로 흘러 넘치며,
상기 보조 유동화 공기가 주입되지 않는 동안에는 상기 상부와 하부 사이의 간격에 채워진 입자에 의해 상기 연소로와 상기 열 교환기 사이의 입자의 흐름이 차단되고, 상기 하부의 상기 홈에 수용되는 입자는 상기 홈으로부터 상기 연소로로 흘러넘치지 않는,
순환 유동층 보일러.
In a circulating fluidized bed boiler,
A combustion furnace for burning fuel; And
It includes a heat exchanger provided in the refractory area on the front and rear of the lower part of the combustion furnace,
The heat exchanger includes an upper opening through which particles inside the combustion furnace are introduced and a lower opening through which particles inside the heat exchanger are discharged into the combustion furnace,
The lower opening,
It is composed of upper and lower U-shaped or V-shaped spaced up and down at regular intervals.
The lower portion,
A groove formed on a surface facing the upper portion of the lower portion and configured to receive particles; And
It has a plurality of flow nozzles arranged at regular intervals along the cross section of the groove, and configured to inject auxiliary fluidized air to the top,
While the auxiliary fluidizing air is being injected, particles filled in the gap between the upper and lower parts overflow into the combustion furnace by the injected auxiliary fluidizing air,
While the auxiliary fluidized air is not injected, the flow of particles between the combustion furnace and the heat exchanger is blocked by particles filled in the gap between the upper and lower portions, and particles received in the lower grooves are discharged from the grooves. Not overflowing into the combustion furnace,
Circulating fluidized bed boiler.
제1항에 있어서,
상기 하부 개구부는,
높이에 따라 설치된 복수개의 개구부를 구비함으로써, 상기 열 교환기 내부의 입자가 상기 연소로로 배출되는 높이가 조절되도록 구성된 순환 유동층 보일러.
According to claim 1,
The lower opening,
A circulating fluidized bed boiler configured to control the height at which particles inside the heat exchanger are discharged to the combustion furnace by having a plurality of openings installed according to heights.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 순환 유동층 보일러는,
상기 상부 개구부의 상부에 구비되어 상기 연소로의 수평 방향을 기준으로 하부 방향으로 일정 각도로 2차 공기를 주입하는 2차 공기 주입 노즐을 더 포함하는 순환 유동층 보일러.
According to claim 1,
The circulating fluidized bed boiler,
A circulation fluidized bed boiler further comprising a secondary air injection nozzle provided at an upper portion of the upper opening to inject secondary air at a predetermined angle in a downward direction based on a horizontal direction of the combustion furnace.
제5항에 있어서,
상기 일정 각도는,
30도 내지 60도 사이의 값을 포함하는 순환 유동층 보일러.
The method of claim 5,
The constant angle,
Circulating fluidized bed boiler comprising a value between 30 and 60 degrees.
제5항에 있어서,
상기 열 교환기는,
그 하부에 열 교환기 내부로 공기를 주입하기 위한 분사판 노즐을 더 포함하는 순환 유동층 보일러.
The method of claim 5,
The heat exchanger,
A circulating fluidized bed boiler further comprising an injection plate nozzle for injecting air into the heat exchanger underneath.
제7항에 있어서,
상기 2차 공기 주입 노즐을 통해 주입되는 2차 공기 또는 상기 분사판 노즐을 통해 주입되는 공기는 0.3m/s 내지 0.7m/s 사이의 공탑 속도를 가지는 순환 유동층 보일러.
The method of claim 7,
The secondary air injected through the secondary air injection nozzle or the air injected through the injection plate nozzle has a circulating fluidized bed boiler having an idle velocity between 0.3 m / s and 0.7 m / s.
제1항에 있어서,
상기 열 교환기의 하부는,
하부에서 상부로 갈수록 확장되는 테이퍼(taper) 구조를 가지는 순환 유동층 보일러.
According to claim 1,
The lower portion of the heat exchanger,
Circulating fluidized bed boiler having a tapered structure that extends from bottom to top.
삭제delete
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101895382B1 (en) * 2017-01-02 2018-09-05 현대건설 주식회사 Circulating fluidized bed boiler system
KR101957121B1 (en) * 2017-10-16 2019-03-14 한국전력공사 Circulating fluid bed boiler
KR101981926B1 (en) * 2017-10-20 2019-05-28 한국전력공사 Apparatus for evaluating combustion of fuel for fluidizing-bed boiler and method for evaluating combustion of fuel using the same
CN114135865B (en) * 2021-12-20 2024-02-27 重庆大学 High-temperature ash storage device and circulating fluidized bed boiler with same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2953890B2 (en) * 1992-12-07 1999-09-27 日立造船株式会社 Fluidized bed combustion furnace
JP2000304224A (en) * 1999-04-16 2000-11-02 Kawasaki Heavy Ind Ltd Method and apparatus for recovering heat from fluidized bed

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0756363B2 (en) * 1988-02-05 1995-06-14 株式会社荏原製作所 Multiple bed fluidized bed boiler
US5341766A (en) * 1992-11-10 1994-08-30 A. Ahlstrom Corporation Method and apparatus for operating a circulating fluidized bed system
JP3022907B2 (en) * 1992-12-15 2000-03-21 宇部興産株式会社 Fluid bed firing furnace
CA2116745C (en) * 1993-03-03 2007-05-15 Shuichi Nagato Pressurized internal circulating fluidized-bed boiler

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2953890B2 (en) * 1992-12-07 1999-09-27 日立造船株式会社 Fluidized bed combustion furnace
JP2000304224A (en) * 1999-04-16 2000-11-02 Kawasaki Heavy Ind Ltd Method and apparatus for recovering heat from fluidized bed

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