KR102153425B1 - 석탄 미분기의 디플렉터 라이너 - Google Patents

Abstract

본 발명은 석탄화력발전설비의 연료인 굵은 석탄을 미세입자로 분쇄하기 위한 석탄 미분기에 관한 것으로서, 특히 석탄미분기의 디플렉터의 표면에 덧대는 마모방지용 디플렉터 라이너에 관한 것이다.
본 발명의 미분기 디플렉터 라이너는 모재인 철판과, 상기 철판 위에 내마모성 재료로 육성용접된 육성용접층과, 상기 육성용접층 위에 형성된 격자무늬 형상의 격벽층으로 이루어지되, 상기 철판과 육성용접층에는 이들을 관통하는 용접홀이 다수 형성되어 있으며, 이 용접홀을 통하여 라이너의 철판과 디플렉터가 용접결합되는 것을 특징으로 한다.

Description

석탄 미분기의 디플렉터 라이너{Deflector Liner of Bowl Pulverizer}

본 발명은 석탄화력발전설비의 연료인 굵은 석탄을 미세입자로 분쇄하기 위한 석탄 미분기에 관한 것으로서, 특히 석탄미분기에 구비된 디플렉터의 표면에 덧대기 위한 마모방지용 디플렉터 라이너에 관한 것이다.

주지하다시피 석탄화력발전설비에는 굵은 입자의 원석탄을 미세하게 분쇄하여 보일러로 공급하기 위한 석탄미분기{이하 '미분기'라 약칭함}가 설치되며, 이러한 미분기{pulverizer}는 내부에 보울이 설치되어 있어 보울 미분기{bowl pulverizer}라고도 명명된다.

상기한 미분기의 전형적인 형태는, 도 1에서와 같이 내부에 설치공간{1a}을 갖는 하우징{1}과; 상기 하우징의 상부에 설치되어 입자가 굵은 원석탄을 공급하는 원탄공급유닛{2}과; 상기 설치공간{1a}내에 위치하며, 상기 원탄공급유닛{2}으로 부터 자신의 중앙으로 공급되는 원탄을 외곽으로 분산되도록 고속회전되는 턴테이블{3} 및 이를 받치고 있는 보울{4}과; 상기 턴테이블{3}의 상면 외곽에 면접촉되게 설치되어 턴테이블과의 사이에서 원석탄을 분쇄시키는 역할을 하는 수 개의 분쇄롤러{5}와; 상기 턴테이블 상에서 분쇄된 미분탄을 풍력에 의해 미분기내의 상부로 공급하는 역할을 하는 블로우유닛{6}과; 상기 상부로 이송되는 미분탄을 크기별로 선별하여 적정크기의 미분탄만을 보일러{B}의 버너로 공급되게 하는 미분탄 선별기{7};로 구성된다.

이러한 미분기에 있어서 가장 문제점으로 지적되는 부분은 미분탄의 압송에 따른 부품의 조기마모 현상이다. 즉, 미분탄은 고압의 공기에 의해 송풍되기 때문에 미분탄과 충돌되는 부분이 쉽게 마모된다. 때문에 이를 방치할 경우 미분기 자체의 수명을 단축시키는 결과를 낳는다.

따라서, 미분탄과 과하게 충돌이 예상되는 모든 부분에는 마모방지를 위해 초경합금인 라이너{9}가 설치되고 있다.

하우징{1}의 내면에도 미분탄과 접촉되는 부분인 만큼 라이너{9}가 설치되고 있는데, 특히, 도 1 및 도 2, 3에서와 같이 턴테이블{3}의 상측에 위치하는 브이자{V}형의 1차 디플렉터{deflector}{8}에 미분탄이 집중적으로 충돌되는 만큼 이 1차 디플렉터의 표면에 라이너가 집중적으로 설치되고 있다.

상기 라이너{9}는 여러개의 조각 라이너{9a}가 조합되어 이루어지는데, 각각의 조각 라이너는 여러개의 쐐기형 경사홀{9b}이 형성되도록 판형으로 성형되며, 상기 경사홀{9b}에는 링형상의 웰딩플러그{welding plug}{9c}를 인입한 상태에서 조각 라이너{9a}를 하우징{1}의 내면 일부 및 1차 디플렉터{8}의 표면에 퍼즐식으로 각각 대접시키고, 상기 웰딩플러그와 하우징 및 1차 디플렉터의 각 접촉면을 용접{W:Welding}에 의해 결합하게 된다.

이후에는 마감작업으로 웰딩플러그{9c}의 중공부{9c-1}에 인서트{9d}를 인입하고, 인서트 표면에 메탈본드{9e}를 충진하여 매끄러운 표면이 형성되게 하여 최종 마감작업이 완료된다.

그러나 상기 조각 라이너{9a}의 결합부재인 상기 웰딩플러그{9c}, 인서트{9d}, 메탈본드{9e} 등은 초경합금인 라이너{9}에 비해 상대적으로 경도가 낮기 때문에 도 4에서와 같이 미분탄에 의해 가장 먼저 마모가 시작되며, 이를 시발점으로 미분탄의 이송방향으로 조각 라이너가 이상 마모되는 편마모현상이 발생하게 된다.

이러한 현상은 라이너와 디플렉터를 결합하기 위하여 웰딩플러그를 삽입 사용하여야 하고, 이런 관계로 웰딩플러그를 삽입하기 위한 중공부가 커야 되고 이에 따라 메탈본드로 마무리하는 부위가 필연적으로 클 수 밖에 없기 때문에 마모부위가 넓어져 마모가 더 쉽게 촉진되는 경향이 있다.

이 경우에 마모된 부위에는 도 5에서와 같이 메탈본드{9e'}를 충진시켜 복원하는 보수작업을 하게 되는데, 메탈본드는 내마모성이 양호하지 않기 때문에 임시방편일 뿐 장기적으로 마모를 방지할 수 없으므로 수시로 보수작업을 해주어야 하는 폐단이 있었다.

또한, 하이크롬 합금 등 고가의 초경합금을 그대로 라이너의 본체로 사용하는 관계로 그 단가가 높아지는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 미분기 디플렉터의 심한 마모를 방지하고, 라이너의 마모에 따른 잦은 정비와 교체가 필요치 않으면서도 미분기의 생산성을 향상시키고, 가동 비용을 현저히 절감할 수 있는 내마모성이 우수한 석탄미분기 디플렉터 라이너를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 미분기 디플렉터 라이너는

모재인 철판과, 상기 철판 위에 내마모성 재료로 육성용접된 육성용접층과, 상기 육성용접층 위에 형성된 격자무늬 형상의 격벽층으로 이루어지되, 상기 철판과 육성용접층에는 이들을 관통하는 용접홀이 다수 형성되어 있는 것을 특징으로 하며,

또한, 상기 격자무늬 형상의 격벽층은 상기 육성용접층과 동일 재질이거나 텅스텐 재질로 형성되고,

상기 용접홀의 원주 외면은 상기 격자무늬 형상의 격벽층 높이와 동일하게 돌출된 원형돌출부가 형성되어 있으며,

상기 디플렉터 라이너는 수개의 조각으로 된 조각라이너로 구성되며,

상기 격자무늬 형상의 격벽층은 격벽과 격벽 사이의 간격이 50~70mm 이고, 격벽의 높이가 3~5 mm인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면,

라이너 전체를 고가의 하이크롬 합금 등 초경합금으로 사용하던 것을 모재는 저가의 철판으로 하고 그 위에 고가의 육성용접층 및 텅스텐격자층을 형성함으로써 제조단가를 낮출 수 있으며,

육성용접층 위에 격자무늬 형상의 격벽층을 형성함으로써 고압으로 상승하는 미분탄이 격자무늬 형상의 격벽층과 충돌하면서 감속되어 육성용접층에 직접 충돌하여 생기는 마모를 대폭 줄일 수 있고,

용접홀 표면의 원주부위에 원형돌출부를 형성함으로써 마모가 가장 잘 일어나는 용접부위에 고압으로 상승하는 미분탄의 충돌을 감소시키는 것이 가능하여 용접홀 부위의 마모를 줄일 수 있고,

이에 따라 미분기 디플렉터의 심한 마모를 방지하고, 라이너의 마모에 따른 잦은 정비와 교체가 필요치 않으면서도 미분기의 생산성을 향상시키고, 가동 비용을 현저히 절감할 수 있는 작용효과가 있다.

도1은 일반적인 석탄 미분기의 구성도
도2는 석탄 미분기의 하우징 및 1차디플렉터에 라이너가 설치된 상태를 보인 요부 확대도
도3은 도2의 종단면도
도4는 하우징 및 1차디플렉터에 설치된 라이너의 마모상태를 보인 도면
도5는 마모된 라이너의 보수상태를 보인 도면
도6은 본 발명 디플렉터 라이너가 디플렉터에 결합된 상태를 나타내는 요부 단면도
도7은 본 발명 디플렉터 라이너의 단면도
도8은 본 발명 디플렉터 라이너의 사시도
도9는 본 발명 디플렉터 라이너의 사진이다.

이하 본 발명을 도면에 의거 상세히 설명한다.

도6은 본 발명 디플렉터 라이너{20}가 디플렉터{10} 외면에 설치된 상태를 나타내는 요부단면도로서, 디플렉터 라이너{20}는 철판{21}과, 상기 철판{21}위에 내마모성이 우수한 재료로 육성용접하여 형성된 육성용접층{22}과, 상기 육성용접층{22} 위에 형성된 격자무늬 형상의 격벽층{23}으로 이루어져 있고,

디플렉터 라이너{20}는 여기에 다수 형성된 용접홀{30}을 통하여 디플렉터{10} 외면에 용접으로 결합되어 용접부위{40}가 형성되어 있음을 알 수 있다.

도7에 본 발명 디플렉터 라이너{20}가 용접홀{30}을 통하여 디플렉터{10} 외면에 용접으로 결합되어 있는 요부 확대 단면도가 나타나 있다. 도7에 따르면, 용접결합된 용접부위{40}는 디플렉터 라이너{20}의 철판과 철판 재질로 되어 있는 디플렉터{10}의 접지면이 용접되어 용접부위{40}를 형성하고, 그 용접부위{40}는 용접부{41}와 메꿈부{42}가 형성되어 있다.

그리고 용접홀{30}의 원주면을 따라 원형돌출부{60}가 형성되어 있다.

여기에서 용접부위{40}의 용접부{41}는 철판과 동일재질로 용접된 것이고, 용접부위 메꿈부{42}는 상기 육성용접층{22}과 동일한 재질이거나 텅스텐 재질을 용사처리하여 용접홀{30}을 메꿈처리한 것이다. 이렇게 함으로써 용접홀{30}부위의 마모를 감소시키는 것이 가능하다.

도8에 본 발명 디플렉터 라이너{20}가 디플렉터{10}에 결합된 상태를 타나내는 사시도가 도시되어 있다. 도8에 따르면, 본 발명 디플렉터 라이너는 3개의 조각라이너로 분할되어 있으며 그 표면에는 격자형상의 격벽{23}과 다수개의 용접홀{30}이 형성되어 있음을 알 수 있다. 디플렉터 라이너의 결합은 용접홀{30}을 통하여 디플렉터 표면에 용접결합되어 용접부위{40}가 형성되어 있음을 알 수 있다.

도9에 본 발명 디플렉터 라이너{20}의 일부를 이루고 있는 조각라이너의 사진이 나타나 있다. 도9에 따르면, 육성용접층{22} 위에 격자무늬 형상의 격벽{23}이 형성되어 있고, 용접홀{30}이 다수 형성되어 있으며 용접홀{30} 외주면을 따라 원형돌출부{60}가 격벽의 높이와 동일하게 형성되어 있다.

본 발명에서 철판{21}위에 내마모성이 우수한 재료로 육성용접을 행하여 육성용접층{22}을 형성하고 있는데, 모재를 철판으로 하는 이유는, 철판으로 이루어진 디플렉터{10}의 외면에 디플렉터 라이너{20}를 직접 용접 결합하는 것이 가능하고, 디플렉터 라이너{20} 전체를 고가의 하이크롬 합금으로 제조하는 것에 비하여 제조단가를 현저히 낮출 수 있기 때문이며,

육성용접층{22} 위에 격자무늬 형상의 격벽층{23}을 형성하는 이유는, 고압 고속으로 상승하는 미분탄이 디플렉터 라이너{20}의 육성용접층{22}에 직접 충돌하는 것을 억제하고, 직접 충돌이 되어도 격벽{23}에 충돌하는 미분탄과의 충돌에 의한 와류현상으로 속도를 감속시킴으로써 충돌에 의한 마모현상을 감소시키는 것이 가능하기 때문이다.

이때 격자무늬 형상의 격벽층{23}의 격벽과 격벽 사이의 간격을 50~70mm로 하고, 높이를 3~5mm로 한정하고 있는데, 그 이유는, 간격을 50mm 미만으로 하는 경우 격벽 사이이 간격이 너무 촘촘하여 재료의 낭비가 증가되고, 70mm를 초과하는 경우 너무 간격이 커지게 되어 미분탄이 직접 육성용접층에 충돌되는 관계로 미분탄의 감속효과가 감소되기 때문이며,

격벽의 높이를 3mm 이하로 하는 경우 미분탄의 충돌 감속효과가 적어 미분탄이 직접 육성용접층에 충돌되며, 5mm를 초과하는 경우 미분탄의 상승기류에 저항이 커지고 재료의 낭비가 커지게 되어 이 범위로 한정하였다,

격자무늬 형상의 격벽층{23}은 상기 육성용접층{22}과 동일한 재질이거나 이보다 경도가 높은 텅스텐 재질로 용접하여 사용하는 것이 가능하다. 좀 더 마모가 심한 환경에서는 텅스텐 재질로 사용하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명은 용접홀{30}의 외주면을 따라 원형의 돌출부{60}가 격자무늬 형상의 격벽{23}과 같은 높이로 형성되어 있는데, 원형의 돌출부{60}는 육성용접층{22}과 같은 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 이렇게 형성함으로써 마모에 극히 취약한 용접부위를 보호하여 내마모성을 향상시키는 것이 가능하다.

본 발명에 따른 디플렉터 라이너를 미분기에 사용하는 경우, 디플렉터 라이너의 수명을 대폭 향상시키는 것이 가능하여 디플렉터 라이너의 보수와 교체기간을 대폭 늘릴 수 있는 것이 확인 되었다.

10: 디플렉터
20: 디플렉터 라이너
21: 디플렉터 라이너의 철판
22: 디플렉터 라이너의 육성용접층
23: 디플렉터 라이너의 격자무늬 형상의 격벽층
30: 용접홀
40: 용접부위
41: 용접부
42: 용접부위 메꿈부
60: 원형 돌출부

Claims (3)

1. 석탄미분기의 디플렉터 표면에 덧대어 결합되는 디플렉터 라이너에 있어서,
   상기 디플렉터 라이너는 모재인 철판과, 상기 철판 위에 내마모성 재료로 육성용접된 육성용접층과, 상기 육성용접층 위에 형성된 격자무늬 형상의 격벽층으로 이루어지고, 상기 철판과 육성용접층에는 이들을 관통하는 용접홀이 다수 형성되어 있되,
   상기 격자무늬 형상의 격벽층은 상기 육성용접층과 동일 재질이거나 텅스텐 재질로 형성되고, 상기 용접홀의 원주 외면은 상기 격자무늬 형상의 격벽 높이와 동일하게 돌출된 원형돌출부가 형성된 것을 특징으로 하는 석탄 미분기의 디플렉터 라이너.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서.
   상기 디플렉터 라이너는 수개의 조각으로 된 조각라이너로 구성되며, 상기 격자무늬 형상의 격벽층은 격벽과 격벽 사이의 간격이 50~70mm 이고, 격벽의 높이가 3~5mm인 것을 특징으로 하는 석탄 미분기의 디플렉터 라이너

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