KR102116591B1 - Heat recovery steam generator - Google Patents
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Abstract
폐열회수 보일러가 개시된다. 본 발명에 따른 폐열회수 보일러는, 미립화된 요소 수용액을 가수분해하여 암모니아를 생성하는 가수분해기로 가스터빈에서 배출되어 폐열회수 보일러로 유입된 가스의 일부를 공급하여 가열하므로, 가수분해기의 챔버의 요소 수용액을 가열하기 위한 버너의 연료를 절감할 수 있다. 그러므로, 원가가 절감되는 효과가 있을 수 있다.A waste heat recovery boiler is disclosed. The waste heat recovery boiler according to the present invention is a hydrolyzate that generates ammonia by hydrolyzing the aqueous urea solution, and supplies and heats part of the gas discharged from the gas turbine and introduced into the waste heat recovery boiler. Burner fuel for heating the aqueous solution can be saved. Therefore, there may be an effect of reducing the cost.
Description
본 발명은 폐열회수 보일러로 공급된 가스의 일부를 암모니아를 생성하는 가수분해기로 공급하는 폐열회수 보일러에 관한 것이다.The present invention relates to a waste heat recovery boiler that supplies a part of the gas supplied to the waste heat recovery boiler with a hydrolysis machine that produces ammonia.
폐열회수 보일러란, 연료의 연소시 발생하는 고온의 가스를 회수하여 증기를 생성하는데 사용하는 장치를 말한다. 이때, 폐열회수 보일러로 공급되어 증기의 생성에 사용되는 가스에는 환경오염을 유발하는 질소산화물이 함유되어 있다. 그러므로, 폐열회수 보일러에서 증기의 생성에 사용된 다음 배출되는 가스에도 질소산화물이 함유되어 있으므로, 폐열회수 보일러에서 배출되는 가스에 함유된 질소산화물을 제거하여야 한다.A waste heat recovery boiler refers to a device used to recover high-temperature gas generated during combustion of fuel and generate steam. At this time, the gas that is supplied to the waste heat recovery boiler and used to generate steam contains nitrogen oxides that cause environmental pollution. Therefore, nitrogen oxides contained in the gas discharged from the waste heat recovery boiler must be removed because the gas discharged after being used to generate steam in the waste heat recovery boiler also contains nitrogen oxide.
질소산화물을 제거하기 위한 기술중 하나로 고온에서 질소산화물에 암모니아를 분사하여 질소산화물을 질소와 수분으로 환원시키는 건식법이 있다.One of the techniques for removing nitrogen oxides is a dry method in which nitrogen oxides are reduced to nitrogen and moisture by spraying ammonia with nitrogen oxides at high temperatures.
그리고, 건식법에는 촉매를 사용하지 않으면서 선택적으로 질소산화물을 질소와 수분으로 환원시키는 선택적 비촉매 환원법 및 촉매를 사용하면서 질소산화물을 질소와 수분으로 환원시키는 선택적 촉매 환원법이 있으며, 경제적 및 기술적인 측면에서 선택적 촉매 환원법이 많이 사용되고 있다.In addition, the dry method includes a selective non-catalytic reduction method of selectively reducing nitrogen oxides to nitrogen and water without using a catalyst, and a selective catalytic reduction method of reducing nitrogen oxides to nitrogen and water while using a catalyst. Economical and technical aspects In the selective catalytic reduction method is used a lot.
선택적 촉매 환원법에 의하여 질소산화물을 제거하는 폐열회수 보일러는 가수분해기에서 요소(尿素, Urea) 수용액을 가열하여 암모니아를 생성한 후, 선택적 환원촉매(SCR: Selective Catalytic Reduction) 반응기로 공급한다. 그리고, 상기 가수분해기는 미립화된 요소 수용액이 투입되는 챔버와 상기 챔버를 가열하는 버너를 포함하며, 상기 버너로 공기와 함께 별도의 연료공급장치에서 연료가 공급되면, 연료가 연소하면서 상기 챔버를 가열한다.A waste heat recovery boiler that removes nitrogen oxides by a selective catalytic reduction method generates ammonia by heating an aqueous solution of urea (Urea) in a hydrolyzer, and then supplies it to a selective catalytic reduction (SCR) reactor. In addition, the hydrocracker includes a chamber into which the atomized urea aqueous solution is injected and a burner that heats the chamber. When fuel is supplied from a separate fuel supply device together with air to the burner, the fuel is burned and the chamber is heated do.
종래의 폐열회수 보일러는 가수분해기의 챔버에 저장된 요소 수용액을 상기 버너만을 이용하여 가열하므로, 상대적으로 상기 버너의 연료가 많이 소요된다. 이로 인해, 원가가 상승하는 단점이 있다.The conventional waste heat recovery boiler heats the aqueous solution of urea stored in the chamber of the hydrolyzator using only the burner, and thus requires a lot of fuel for the burner. Due to this, there is a disadvantage that the cost increases.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 모든 문제점들을 해결할 수 있는 폐열회수 보일러를 제공하는 것일 수 있다.An object of the present invention may be to provide a waste heat recovery boiler that can solve all the problems of the prior art as described above.
본 발명의 다른 목적은 폐열회수 보일러로 공급된 가스를 이용하여 암모니아를 생성하는 가수분해기의 챔버의 요소 수용액을 가열함으로써, 원가를 절감할 수 있는 폐열회수 보일러를 제공하는 것일 수 있다.Another object of the present invention may be to provide a waste heat recovery boiler that can reduce costs by heating an aqueous solution of the urea in a chamber of a hydrolyzator that generates ammonia using gas supplied to a waste heat recovery boiler.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 폐열회수 보일러는, 가스가 유입되는 유입부와 배출되는 배출부가 형성된 본체; 상기 본체에 설치되며, 과열증기를 생성하는 과열기; 상기 본체에 설치되며, 암모니아가 공급되면 상기 본체로 유입된 가스에 함유된 질소산화물을 제거하는 선택적 환원촉매(Selective Catalytic Reduction) 반응기; 미립화된 요소 수용액이 투입되는 챔버와 상기 챔버를 가열하는 버너를 가지면서 상기 선택적 환원촉매 반응기로 공급되는 암모니아를 생성하는 가수분해기를 포함하며, 상기 본체로 유입된 가스의 일부는 상기 가수분해기로 공급되어 상기 챔버의 요소 수용액을 가열할 수 있다.Waste heat recovery boiler according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, the main body is formed with the inlet and the outlet gas is discharged; A superheater installed on the main body and generating superheated steam; A selective catalytic reduction reactor that is installed in the main body and removes nitrogen oxides contained in the gas introduced into the main body when ammonia is supplied; It includes a hydrolyzer to generate ammonia supplied to the selective reduction catalyst reactor while having a chamber to which the atomized aqueous urea solution is injected and a burner to heat the chamber, and a part of the gas flowing into the main body is supplied to the hydrolysis device It is possible to heat the aqueous solution of urea in the chamber.
본 발명의 실시예에 따른 폐열회수 보일러는, 미립화된 요소 수용액을 가수분해하여 암모니아를 생성하는 가수분해기로 가스터빈에서 배출되어 폐열회수 보일러로 유입된 가스의 일부를 공급하여 가수분해기의 챔버의 요소 수용액을 가열하므로, 챔버의 요소 수용액을 가열하기 위한 버너의 연료를 절감할 수 있다. 그러므로, 원가가 절감되는 효과가 있을 수 있다.The waste heat recovery boiler according to the embodiment of the present invention is a hydrolyzate that hydrolyzes an aqueous urea aqueous solution to produce ammonia and supplies a part of the gas discharged from the gas turbine to the waste heat recovery boiler to supply urea to the urea of the chamber Since the aqueous solution is heated, the fuel of the burner for heating the aqueous solution of urea in the chamber can be saved. Therefore, there may be an effect of reducing the cost.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 폐열회수 보일러가 사용된 복합화력발전 시스템의 구성을 보인 도.
도 2는 도 1에 도시된 폐열회수 보일러의 확대도.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 폐열회수 보일러의 확대도.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 폐열회수 보일러의 확대도.1 is a view showing the configuration of a combined cycle power generation system using a waste heat recovery boiler according to a first embodiment of the present invention.
Figure 2 is an enlarged view of the waste heat recovery boiler shown in Figure 1;
3 is an enlarged view of a waste heat recovery boiler according to a second embodiment of the present invention.
4 is an enlarged view of a waste heat recovery boiler according to a third embodiment of the present invention.
본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.It should be noted that in this specification, when adding reference numerals to components of each drawing, the same components have the same number as possible, even if they are displayed on different drawings.
한편, 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.On the other hand, the meaning of the terms described in this specification should be understood as follows.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.It should be understood that a singular expression includes a plurality of expressions unless the context clearly defines otherwise, and the terms "first", "second", etc. are intended to distinguish one component from another component, The scope of rights should not be limited by these terms.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that terms such as “include” or “have” do not preclude the existence or addition possibility of one or more other features or numbers, steps, actions, components, parts or combinations thereof.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1항목, 제2항목 또는 제3항목 각각 뿐만 아니라 제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.It should be understood that the term “at least one” includes all possible combinations from one or more related items. For example, the meaning of “at least one of the first item, the second item, and the third item” means 2 of the first item, the second item, or the third item, as well as each of the first item, the second item, and the third item. Any combination of items that can be presented from more than one dog.
"위에"라는 용어는 어떤 구성이 다른 구성의 바로 상면에 형성되는 경우 뿐만 아니라 이들 구성들 사이에 제3의 구성이 개재되는 경우까지 포함하는 것을 의미한다.The term "above" is meant to include not only the case where a configuration is formed on the top surface of another configuration, but also when a third configuration is interposed between these configurations.
이하에서는, 본 발명의 실시예들에 따른 폐열회수 보일러에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이때, 본 발명의 실시예들에 따른 폐열회수 보일러를 설명함에 있어서, 복합화력발전(復合火力發電) 시스템의 폐열회수 보일러를 예로 들어 설명한다.Hereinafter, a waste heat recovery boiler according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. At this time, in describing the waste heat recovery boiler according to the embodiments of the present invention, the waste heat recovery boiler of the combined cycle power generation system will be described as an example.
복합화력발전 시스템이란, 연료의 연소시 발생하는 가스로 가스터빈을 회전시켜 1차로 발전하고, 가스터빈의 구동후 가스터빈에서 배출되는 가스를 이용하여 폐열회수 보일러(Heat Recovery Steam Generator)에서 증기를 생성한 다음, 폐열회수 보일러에서 생성된 증기로 증기터빈을 회전시켜 2차로 발전하는 시스템이다.The combined cycle power generation system is a gas generated during combustion of fuel, and the gas turbine is rotated to generate primary power. After the gas turbine is driven, the gas is discharged from the heat recovery steam generator using the gas discharged from the gas turbine. After generating, it is a system that generates secondary power by rotating the steam turbine with steam generated from a waste heat recovery boiler.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 폐열회수 보일러가 사용된 복합화력발전 시스템의 구성을 보인 도이다.1 is a view showing the configuration of a combined cycle power generation system using a waste heat recovery boiler according to a first embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 복합화력발전 시스템은 가스화유닛(110)을 포함할 수 있다. 가스화유닛(110)은 기체연료, 액체연료 또는 화석연료(化石燃料)를 연소하여 가연성 가스인 원시(Raw) 합성가스를 생성할 수 있다.As shown, the combined cycle power generation system according to the first embodiment of the present invention may include a
특히, 석탄을 연료로 하여 합성가스를 생성한 후 발전하는 시스템을 석탄 가스화 복합발전 시스템이라 한다. 석탄은 슬러리(Slurry) 형태로 투입되거나, 미분탄 형태로 투입될 수 있다. 슬러리 형태의 석탄은 산화제인 공기 또는 산소와 함께 물이 투입되고, 미분탄 형태의 석탄은 산화제인 공기 또는 산소와 함께 증기가 투입된다.In particular, a system that generates power after generating syngas using coal as a fuel is called a coal gasification combined cycle power generation system. Coal may be introduced in the form of a slurry or pulverized coal. Coal in the slurry form is introduced with air or oxygen as the oxidizing agent, and steam is injected with oxidant air or oxygen as the coal.
이하에서는, 화석연료인 미분탄을 연료로 사용하는 것을 예로 들어 설명한다.Hereinafter, the description will be given by using pulverized coal as fossil fuel as an example.
미분탄을 가스화유닛(110)으로 공급하기 위하여, 석탄저장용기(115)와 석탄저장용기(115)에 저장된 석탄을 분쇄하는 분쇄기(116)가 마련될 수 있다.In order to supply the pulverized coal to the
그리고, 산화제인 산소는 공기분리기(120)에서 생성되며, 공기분리기(120)는 공기를 냉각시켜 산소와 질소로 분리 생성할 수 있다. 공기가 소정 온도로 냉각되면 산소와 질소의 끓는점의 차이로 인하여 액체 산소와 액체 질소로 분리된다. 그러면, 저온의 산소는 열교환을 거친 후 가스화유닛(110)으로 공급될 수 있다.In addition, oxygen, which is an oxidizing agent, is generated in the
석탄인 미분탄에는 불연소 물질인 석탄회분이 대략 2∼20% 정도 함유되어 있다.Coal pulverized coal contains approximately 2 to 20% of coal ash as a non-combustible material.
석탄회분의 대략 20%는 가스화유닛(110)의 고온의 연소열에 의해 용융되며, 여러 입자가 응결된 슬래그(Slag)가 되어 물과 함께 가스화유닛(110)의 하부와 연통 설치된 호퍼(미도시)를 통하여 외부로 배출될 수 있다. 가스화유닛(110)에서 배출된 물은 폐수처리기(118)에서 처리될 수 있으며, 폐수처리기(118)에서 처리된 물은 가스화유닛(110)으로 재유입될 수 있다.Approximately 20% of the coal ash is melted by the high-temperature combustion heat of the
그리고, 석탄회분의 나머지 대략 80%는 각 입자별로 연소되어 원시 합성가스의 흐름에 따라 비산하며, 석탄회분이 함유된 원시 합성가스는 정제장치(130)를 흐르면서 정제될 수 있다.Then, the remaining approximately 80% of the coal ash is burned for each particle and scattered according to the flow of the raw synthesis gas, and the raw synthesis gas containing the coal ash can be purified while flowing through the
미분탄의 연소에 의하여 생성된 원시 합성가스에는 이산화탄소, 황화카르보닐(COS) 및 황화수소가 포함될 수 있으며, 정제장치(130)에서 정제될 수 있다. 이산화탄소, 황화카르보닐(COS) 및 황화수소가 산성 가스이다.The raw syngas produced by the combustion of pulverized coal may include carbon dioxide, carbonyl sulfide (COS) and hydrogen sulfide, and may be purified in the
정제장치(130)는 분진제거기(131), 가수분해기(133), 산성가스제거기(135) 및 황제거기(137) 등을 포함할 수 있다.The
분진제거기(131)는 원시 합성가스에 함유된 플라이애쉬를 포함한 분진을 분리한 후, 집진하여 제거할 수 있다. 또한, 분진제거기(131)는 분진을 분리한 후, 감압 및 냉각시켜 집진하여 제거할 수도 있다. 또한, 분진제거기(131)는 일부의 황화카르보닐(COS)을 가수분해하여 황화수소 및 이산화탄소로도 변환할 수 있다.The
가수분해기(133)는 분진이 제거된 합성가스를 가수분해하여 황 성분을 제거할 수 있고, 가수분해기(133)에서 황 성분이 제거된 합성가스는 폐수처리기(118)로 유입되어 처리될 수 있다. 이때, 폐수처리기(118)는 사워가스(Sour Gas)를 황제거기(137)로 이송할 수 있다.The
산성가스제거기(135)는 황 성분이 제거된 합성가스를 산성가스와 순수 합성가스로 분리할 수 있고, 산성가스를 황제거기(137)로 이송할 수 있다. 그러면, 황제거기(137)는 황과 황산을 분리하여 배출하고, 테일가스(Tail Gsa)를 사용처로 이송할 수 있다.The
산성가스제거기(135)에서 분리된 순수 합성가스는 연소기(140)로 유입될 수 있고, 압축기(150)는 공기를 압축하여 연소기(140)로 공급할 수 있다. 그러면, 연소기(140)는 순수 합성가스와 압축 공기를 공급받아 순수 합성가스를 연소하여, 가스터빈(160)으로 공급할 수 있다.The pure syngas separated from the
그리하여, 가스터빈(160)은 연소기(140)에서 배출되는 가스에 의하여 구동하면서, 발전기를 구동시킬 수 있다. 그리고, 가스터빈(160)을 구동시킨 후, 배출되는 가스는 폐열회수 보일러(200)로 유입되어 증기를 발생시키는 열원으로 사용될 수 있다.Thus, the
폐열회수 보일러(200)에서 생성된 증기는 증기터빈(170)으로 유입되어 증기터빈(170)을 구동시키며, 증기터빈(170)의 구동에 의하여 또 다른 발전기가 구동을 하면서 발전을 하는 것이다.The steam generated in the waste
제1실시예Embodiment 1
본 발명의 제1실시예에 따른 폐열회수 보일러(200)에 대하여 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 도 1에 도시된 폐열회수 보일러의 확대도이다.The waste
도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 폐열회수 보일러(200)는 본체(210)를 포함할 수 있고, 본체(210)의 일측면 및 타측면에는 가스터빈(160)에서 배출된 가스가 유입되는 유입부(211) 및 배출되는 굴뚝 등으로 마련된 배출부(213)가 각각 형성될 수 있다.As shown, the waste
유입부(211)측 본체(210)의 내부에는 본체(210)의 내부로 유입된 가스가 본체(210)의 내부 전부위를 통하여 균일하게 배출부(213)측으로 이동하여 배출될 수 있도록 안내하는 분배판(221)이 설치될 수 있고, 분배판(221)과 배출부(213) 사이의 본체(210)의 내부에는 가스를 더욱 고온으로 가열하기 위한 덕트버너(225)가 설치될 수 있다.In the inside of the
덕트버너(225)와 배출부(213) 사이의 본체(210)의 내부에는 본체(210)로 유입된 가스의 여열(余熱)로 물을 가열하는 이코노마이저(Economizer)(231)가 설치될 수 있고, 덕트버너(225)와 이코노마이저(231) 사이의 본체(210)의 내부에는 본체(210)로 유입된 가스의 열로 이코노마이저(231)에서 전달된 물을 증기화하는 증발기(233)가 설치될 수 있으며, 덕트버너(225)와 증발기(233) 사이의 본체(210)의 내부에는 증발기(233)에서 전달된 증기를 가열하여 과열증기를 생성하는 과열기(235)가 설치될 수 있다.Inside the
과열기(235)에서 생성된 과열증기에 의하여 증기터빈(170)이 구동하면서 발전을 할 수 있다.The
본체(210)의 일측에는 물이 저장됨과 동시에 물에 용해되어 있는 산소를 제거하기 위한 물탱크/탈기기(250)가 설치될 수 있고, 물탱크/탈기기(250)의 물이 이코노마이저(231)로 공급될 수 있다. 그리고, 이코노마이저(231)에서 가열된 물은 드럼(237)을 통하여 증발기(233)로 유입될 수 있다.A water tank /
도 2에 도시된 방향을 기준으로, 가스는 본체(210)의 좌측면측으로 유입되어 우측면측으로 배출되고, 물은 본체(210)의 우측면측에서 유입되어 좌측면측으로 배출될 수 있다.Based on the direction illustrated in FIG. 2, gas may be introduced to the left side of the
그리고, 전술한 이코노마이저(231)와 증발기(233)와 과열기(235) 및 드럼(237)은 고압 영역(230)인 유입부(211)와 인접한 본체(210)의 내부 좌측면측에 설치될 수 있고, 저압 영역(240)인 배출부(213)와 인접한 본체(210)의 내부 우측면측에도 이코노마이저(241), 증발기(243), 과열기(245) 및 드럼(247)이 각각 설치될 수 있다.In addition, the above-described
유입부(211)를 통하여 본체(210)의 내부로 유입되는 가스에는 환경오염을 유발하는 질소산화물이 함유되어 있을 수 있다. 그러므로, 본체(210)의 내부로 유입된 가스에 함유된 질소산화물을 제거한 후, 가스를 배출부(213)로 배출시켜야 한다.Gas introduced into the
본 발명의 일 실시예에 따른 폐열회수 보일러(200)는 가스에 함유된 질소산화물을 제거하여 위하여 선택적 환원촉매(Selective Catalytic Reduction) 반응기(261)를 사용할 수 있다. 가스의 온도가 300 ~ 400℃ 일때 최적의 탈질 효율이 발생되므로 선택적 환원촉매 반응기(261)는 가스의 온도가 300 ~ 400℃의 온도범위를 띄는 과열기(235)와 증발기(233)와 사이에 설치될 수 있다.The waste
선택적 환원촉매 반응기(261)는 촉매를 이용하며, 별도로 공급되는 암모니아와 작용하여 가스에 함유된 질소산화물을 질소와 수분으로 환원시킬 수 있다. 암모니아는 요소(尿素, Urea) 수용액을 가수분해하여 생성하는데, 본체(210)의 일측에는 요소 수용액을 가수분해하여 암모니아를 생성하기 위한 가수분해기(265)가 설치될 수 있다.가수분해기(265)는 분사노즐 등에서 분사되어 미립화 상태가 된 요소 수용액이 투입되는 챔버(265a)와 챔버(265a)를 가열하는 버너(265b)를 포함할 수 있다. 그리고, 챔버(265a)와 버너(265b) 의 경계부에는 요소 수용액을 챔버(265a)로 균일하게 분사하기 위한 복수의 분사노즐(미도시)이 설치 될 수 있다. The selective
그리하여, 버너(265b)로 공기와 함께 연료가 유입되어 연소되면, 챔버(265a)가 가열되고, 이로 인해 미립화된 요소 수용액이 가수분해되어 암모니아가 생성된다.Thus, when fuel is introduced and burned with air into the
가수분해기(265)의 챔버(265a)에서 생성된 암모니아는 선택적 환원촉매 반응기(261)로 공급되어 분사될 수 있고, 암모니아가 선택적 환원촉매 반응기(261)로 균일하게 분사될 수 있도록, 암모니아는 복수의 분사공이 형성된 분배판(263)을 통하여 선택적 환원촉매 반응기(261)로 분사될 수 있다.The ammonia generated in the
본 발명의 제1실시예에 따른 폐열회수 보일러(200)는 본체(210)로 유입된 가스의 일부를 가수분해기(265)로 공급하여 미립화된 요소 수용액을 가열할 수 있다. 이때, 덕트버너(225)에서 가열된 후, 과열기(235)측으로 이동하는 가스의 일부를 가수분해기(2165)로 공급할 수 있다. 그리고, 덕트버너(225)와 과열기(235) 사이의 본체(210)의 가스를 가수분해기(265)로 공급하기 위하여, 덕트버너(225)와 과열기(235) 사이의 본체(210)의 부위와 가수분해기(265)는 가스공급관로(215)에 의하여 연통될 수 있다.The waste
그러면, 가수분해기(265)의 챔버(265a)의 미립화된 요소 수용액이 가스터빈(170)에서 배출되어 본체(210)로 유입된 가스에 의하여도 가열되므로, 버너(265b)의 연료를 절감할 수 있다.Then, the atomized urea aqueous solution of the
챔버(265a)의 요소 수용액이 암모니아로 가수분해되기 위해서는 소정의 체류시간이 필요한데, 챔버(265a)의 온도가 낮으면 많은 체류시간이 필요하므로 챔버(456a)의 부피가 커져야 한다. 그런데, 본 발명의 제1실시예에 따른 폐열회수 보일러(200)는 본체(210)의 고온 가스를 이용하여 챔버(265a)의 온도를 높일 수 있다. 따라서, 챔버(265a)의 부피를 줄일 수 있다.In order for the aqueous solution of the urea in the
챔버(265a)의 온도가 설정 온도 이상이면, 요소 수용액이 산화되어 암모니아의 생성량이 감소할 수 있다. 이를 위하여, 가스공급관로(215)에는 가스공급관로(215)의 온도를 감지하여 제어부(270)를 송신하는 제1온도센서(271)가 설치될 수 있고, 제어부(270)에 의하여 제어되면서 가스를 냉각시키는 냉각기(273)가 설치될 수 있다. 이때, 상기 설정 온도는 630℃ 일 수 있다.When the temperature of the
제2실시예Example 2
도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐열회수 보일러(300)는 가수분해기(365)의 챔버(365a)의 온도를 감지하여 제어부(370)로 송신하는 제2온도센서(375)가 챔버(365a)에 설치될 수 있다. 그리고, 냉각기(373)와 챔버(365a) 사이의 가스공급관로(315)에는, 제어부(370)에 의하여 제어되면서, 가스공급관로(315)의 개폐 정도(程度)를 조절하여 가수분해기(365)로 공급되는 가스의 양을 조절하기 위한 밸브(377)가 설치될 수 있다.As illustrated, the waste
그러면, 챔버(365a)의 온도에 따라서 가수분해기(365)로 공급되는 가스의 양을 조절할 수 있으므로, 버너(365b)의 연료를 더욱 절감할 수 있다.Then, according to the temperature of the
제3실시예Embodiment 3
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 폐열회수 보일러의 확대도로서, 제1실시예와의 차이점만을 설명한다.4 is an enlarged view of a waste heat recovery boiler according to a third embodiment of the present invention, and only the difference from the first embodiment will be described.
도시된 바와 같이, 가수분해기(465)는 미립화된 요소 수용액이 투입되는 챔버(465a)와 챔버(465a)를 가열하는 버너(465b)를 포함할 수 있다.As shown, the
암모니아는 약 630℃이상에서는 산화되므로 암모니아의 산화를 방지하기 위해서는 챔버(465a)의 온도를 암모니아가 산화되지 않는 온도까지 낮추어야 한다. 그리고, 챔버(465a)에서 요소 수용액이 최적으로 가수분해되는 온도는 500 ∼ 550℃일 수 있으므로, 500 ∼ 550℃를 유지하는 챔버(465a)로 미립화된 요소 수용액을 분사하여 투입하고, 버너(465b)로 챔버를 가열하면, 요소 수용액이 가수분해되어 암모니아가 생성된다.
Since ammonia is oxidized above about 630 ° C, in order to prevent oxidation of ammonia, the temperature of the
본 발명의 제3실시예에 따른 폐열회수 보일러(400)는 본체(410)로 유입된 가스의 일부를 본체(410)의 외부로 분기시켜서 가수분해기(465)로 공급하여 미립화된 요소 수용액을 가수분해하기 위한 열원으로 사용할 수 있다. 그러면, 버너(465b)만을 이용하여 요소 수용액을 가수분해하여 암모니아를 생성하는 것에 비하여, 버너(465b)로 공급되는 연료를 절감할 수 있다.Waste
본체(410)에서 가수분해기(465)로 공급되는 가스의 온도가 챔버(465a)의 요소 수용액이 가수분해되는 온도보다 높을 수 있다. 그런데, 챔버(465a)의 온도를 낮추기 위하여, 챔버(465a)로 과잉공기를 투입하는 것은 에너지를 낭비할 수 있다.The temperature of the gas supplied from the
본 발명의 제3실시예에 따른 폐열회수 보일러(400)는 본체(410)의 가스를 가수분해기(465)로 공급하기 위한 가스공급관로(415)를 본체(410)에서 배출되는 증기와 열교환시켜 본체(410)에서 가수분해기(465)로 공급되는 가스의 온도를 낮출 수 있다.The waste
그리고, 가수분해기(465)로 공급되는 가스와 열교환하여 온도가 상승한 증기는 버너(465b)의 연소에 필요한 연소용 공기와 열교환하여, 버너(465b)로 공급되는 연소용 공기의 온도를 상승시킬 수 있다. 버너(465b)의 연소에 필요한 연소용 공기의 온도를 상승시키면, 버너(465b)의 연소에 필요한 연료의 사용량을 절약할 수 있다.더 구체적으로 설명하면, 덕트버너(425)에서 가열된 후, 과열기(435)측으로 이동하는 가스가 가수분해기(465)로 공급될 수 있다. 덕트버너(425)와 과열기(435) 사이의 본체(410)의 가스를 가수분해기(465)로 공급하기 위하여, 덕트버너(425)와 과열기(435) 사이의 본체(410)의 부위와 가수분해기(465)는 가스공급관로(415)에 의하여 연통될 수 있다. 그러면, 가수분해기(465)의 챔버(465a)의 요소 수용액이 가스터빈(160)(도 1 참조)에서 배출되어 본체(410)로 유입된 가스에 의하여도 가열되므로, 버너(465b)의 연료를 절감할 수 있다.In addition, the steam having an increased temperature by exchanging heat with the gas supplied to the
가수분해기(465)로 공급되는 가스의 온도가 설정 온도 이상이면, 요소 수용액이 산화되어 암모니아의 생성량이 감소할 수 있다. 이를 위하여, 가스공급관로(415)의 가스는 냉각된 후, 가수분해기(465)로 공급될 수 있다. When the temperature of the gas supplied to the
가스공급관로(415)의 가스는 고압 증기생성부(430) 또는 저압 증기생성부(440)에서 생성되어 본체(410)의 외부로 배출되는 증기를 이용하여 냉각시킬 수 있다. 도 4는 저압 증기생성부(440)에서 생성된 증기를 이용하여 가스공급관로(415)의 가스를 냉각시키는 것을 예로 들어 도시하고 있다. 즉, 저압 증기생성부(440)에서 생성된 증기를 본체(410)의 외부로 배출하는 증기배출관로(448)가 설치되고, 증기배출관로(448)의 일측에는 증기공급관로(448a)가 연통 설치된다.The gas in the
증기공급관로(448a)의 증기는 가스공급관로(415)의 가스 보다 저온인 본체(410)의 가스와 열교환하여 생성되므로, 증기공급관로(448a)의 증기의 온도가 가스공급관로(415)의 가스의 온도 보다 저온임은 당연하다.Since the steam in the
그리고, 가스공급관로(415)의 일측은 증기공급관로(448a)의 일측과 열교환한다. 그러면, 가스공급관로(415)의 가스 보다 저온인 증기공급관로(448a)의 증기의 온도는 상승하고, 가스공급관로(415)의 가스의 온도는 하강하므로, 가스공급관로(415)의 가스는 냉각되어 가수분해기(465)로 공급되는 것이다.Then, one side of the
버너(465b)에는 공기공급관로(476)가 연통 설치될 수 있고, 공기공급관로(476)는 버너(465b)에서 연료를 연소하기 위한 산화제인 공기를 공급할 수 있다. 만약, 공기를 예열하여 버너(465b)로 공급할 수 있으면, 버너(465b)에서 공기를 가열하는데 필요한 연료만큼의 연료를 절감할 수 있다.An
이를 위하여, 공기공급관로(476)의 일측은 증기공급관로(448a)와 열교환할 수 있다. 더 구체적으로는, 공기공급관로(476)의 일측은 가스공급관로(415)와 열교환 한 증기공급관로(448a)의 부위와 열교환할 수 있다.To this end, one side of the
그리고, 가스공급관로(415)와 열교환 하기 전의 증기공급관로(448a)의 부위와 공기공급관로(476)와 열교환 한 증기공급관로(448a)의 부위는 증기공급분기관로(448b)에 의하여 상호 연통될 수 있다. 이때, 가스공급관로(415)와 열교환 하기 전의 증기공급관로(448a)의 부위 및 증기공급분기관로(448b)에는, 제어부(470)에 의하여 제어되면서, 증기공급관로(448a) 및 증기공급분기관로(448b)의 개폐 정도(程度)를 조절하는 제1밸브(481a) 및 제2밸브(481b)가 각각 설치될 수 있다.And, the part of the
제1밸브(481a) 및 제2밸브(481b)를 이용하여 증기공급관로(448a) 및 증기공급분기관로(448b)의 개폐 정도를 조절하면, 가수분해기(465)로 공급되는 가스공급관로(415)의 가스의 온도 및 버너(465b)로 공급되는 공기공급관로(476)의 공기의 온도를 조절할 수 있다. 제어부(470)는 챔버(465b)의 온도를 감지하는 센서(483)로부터 신호를 전송받아, 제1밸브(481a) 및 제2밸브(481b)를 제어할 수 있다.When the opening / closing degree of the
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and it is common in the technical field to which the present invention pertains that various substitutions, modifications and changes are possible without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those who have the knowledge of Therefore, the scope of the present invention is indicated by the following claims, and all modifications or variations derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts should be interpreted to be included in the scope of the present invention.
200: 폐열회수 보일러
210: 본체
265: 가수분해기
265a: 챔버
265b: 버너
270: 제어부
271: 제1온도센서
273: 냉각기200: waste heat recovery boiler
210: main body
265: hydrolysis
265a: chamber
265b: burner
270: control unit
271: first temperature sensor
273: cooler
Claims (9)
상기 본체에 설치되며, 증기를 생성하는 증기생성부;
상기 본체에 설치되며, 암모니아가 공급되면 상기 본체로 유입된 가스에 함유된 질소산화물을 제거하는 선택적 환원촉매(Selective Catalytic Reduction) 반응기;
미립화된 요소 수용액이 투입되는 챔버와 상기 챔버를 가열하는 버너를 가지면서 상기 선택적 환원촉매 반응기로 공급되는 암모니아를 생성하는 가수분해기; 및
상기 본체의 내부에서 상기 유입부와 상기 증기생성부 사이에 마련되며 상기 본체로 유입되고 상기 증기생성부로 전달되는 가스를 더욱 고온으로 가열하기 위한 덕트버너를 포함하며,
상기 본체로 유입된 후 상기 덕트버너로 가열된 가스의 일부는 상기 가수분해기로 공급되어 상기 챔버의 요소 수용액을 가수분해하는 것을 특징으로 하는 폐열회수 보일러.A main body on which an inlet portion through which gas is introduced and an outlet portion through which the gas is discharged are formed;
A steam generator installed on the body and generating steam;
A selective catalytic reduction reactor that is installed in the main body and removes nitrogen oxides contained in the gas introduced into the main body when ammonia is supplied;
A hydrolyzate for generating ammonia supplied to the selective reduction catalyst reactor while having a chamber into which an aqueous atomized urea solution is introduced and a burner to heat the chamber; And
It is provided between the inlet and the steam generator in the interior of the body and includes a duct burner for heating the gas flowing into the body and delivered to the steam generator to a higher temperature,
A waste heat recovery boiler, characterized in that a part of the gas heated by the duct burner after entering the main body is supplied to the hydrolyzate to hydrolyze the urea aqueous solution in the chamber.
상기 가수분해기로 상기 본체의 가스를 공급하기 위한 가스공급관로가 설치되고,
상기 가스공급관로에는 상기 가스공급관로의 온도를 감지하는 제1온도센서가 설치되며,
상기 가스공급관로에는 가스의 온도가 설정온도 이상이면 냉각시키는 냉각기가 설치된 것을 특징으로 하는 폐열회수 보일러.According to claim 1,
A gas supply pipe for supplying the gas of the main body to the hydrolysis unit is installed,
A first temperature sensor is installed in the gas supply line to sense the temperature of the gas supply line,
A waste heat recovery boiler, characterized in that a cooler is installed in the gas supply line to cool when the temperature of the gas is greater than or equal to the set temperature.
상기 챔버에는 상기 챔버의 온도를 감지하는 제2온도센서가 설치되고,
상기 냉각기와 상기 챔버 사이의 상기 가스공급관로에는 상기 가수분해기로 공급되는 가스의 양을 조절하기 위한 밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 폐열회수 보일러.According to claim 3,
A second temperature sensor for sensing the temperature of the chamber is installed in the chamber,
A waste heat recovery boiler, characterized in that a valve is installed in the gas supply line between the cooler and the chamber to control the amount of gas supplied to the hydrolyzator.
상기 본체에는 상기 본체의 가스를 상기 가수분해기로 공급하기 위한 가스공급관로가 설치되고,
상기 본체에는 상기 증기생성부에서 생성된 증기를 상기 본체의 외부로 배출하는 증기배출관로가 설치되며,
상기 증기배출관로의 일측에는 증기공급관로가 연통 설치되고,
상기 가스공급관로의 일측은 상기 증기공급관로의 일측과 열교환하여 냉각되는 것을 특징으로 하는 폐열회수 보일러.According to claim 1,
The main body is provided with a gas supply pipe for supplying the gas of the main body to the hydrolysis unit,
The main body is provided with a steam discharge pipe for discharging the steam generated by the steam generator to the outside of the main body,
A steam supply line is installed in communication with one side of the steam discharge line,
A waste heat recovery boiler, characterized in that one side of the gas supply line is cooled by heat exchange with one side of the steam supply line.
상기 유입부와 상기 증기생성부 사이의 상기 본체의 내부에는 덕트버너가 설치되고,
상기 증기생성부는 상기 덕트버너와 상기 배출부 사이의 상기 본체의 내부에 설치된 고압 증기생성부와 상기 고압 증기생성부와 상기 배출부 사이에 설치된 저압 증기생성부를 포함하며,
상기 가스공급관로는 상기 덕트버너와 상기 고압 증기생성부 사이의 상기 본체의 부위와 연통되고,
상기 증기공급관로는 상기 저압 증기생성부 또는 상기 고압 증기생성부에서 생성된 증기를 공급하는 것을 특징으로 하는 폐열회수 보일러.The method of claim 5,
A duct burner is installed inside the main body between the inlet and the steam generator,
The steam generating part includes a high pressure steam generating part installed inside the main body between the duct burner and the discharge part, and a low pressure steam generating part provided between the high pressure steam generating part and the discharge part,
The gas supply pipe communicates with a portion of the body between the duct burner and the high-pressure steam generating unit,
A waste heat recovery boiler, characterized in that the steam supply pipe supplies steam generated by the low pressure steam generator or the high pressure steam generator.
상기 버너에 산화제인 공기를 공급하는 공기공급관로가 마련되고,
상기 공기공급관로의 일측은 상기 증기공급관로와 열교환하는 것을 특징으로 하는 폐열회수 보일러.The method of claim 6,
An air supply line is provided to supply air, which is an oxidant, to the burner,
One side of the air supply line is a waste heat recovery boiler, characterized in that heat exchange with the steam supply line.
상기 공기공급관로는 상기 가스공급관로와 열교환 한 상기 증기공급관로의 부위와 열교환하는 것을 특징으로 하는 폐열회수 보일러.The method of claim 7,
The air supply pipe is a waste heat recovery boiler, characterized in that the heat exchange with the portion of the steam supply pipe heat exchanged with the gas supply pipe.
상기 가스공급관로와 열교환 하기 전의 상기 증기공급관로의 부위와 상기 공기공급관로와 열교환 한 상기 증기공급관로의 부위는 증기공급분기관로에 의하여 상호 연통되고,
상기 챔버에는 상기 챔버의 온도를 감지하는 센서가 설치되며,
상기 가스공급관로와 열교환 하기 전의 상기 증기공급관로의 부위 및 상기 증기공급분기관로에는 상기 가스공급관로 및 상기 증기공급관로의 개폐 정도(程度)를 조절하는 제1밸브 및 제2밸브가 각각 설치된 것을 특징으로 하는 폐열회수 보일러.The method of claim 8,
The portion of the steam supply pipe before heat exchange with the gas supply pipe and the portion of the steam supply pipe heat exchanged with the air supply pipe are mutually communicated by the steam supply branch pipe,
A sensor for sensing the temperature of the chamber is installed in the chamber,
Before the heat exchange with the gas supply line, a portion of the steam supply line and the steam supply branch line are provided with a first valve and a second valve, respectively, for controlling opening and closing degree of the gas supply line and the steam supply line. Waste heat recovery boiler, characterized by.
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