KR102269974B1 - 유동층 보일러 플랜트 및 유동층 보일러 플랜트에서 연소 가스를 예열하는 방법 - Google Patents

유동층 보일러 플랜트 및 유동층 보일러 플랜트에서 연소 가스를 예열하는 방법 Download PDF

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Abstract

유동층 보일러 플랜트 (10) 및 연소 가스 유동층 보일러 플랜트를 예열하는 방법으로서, 상기 보일러 플랜트는 노 (12), 및 연소 가스 채널 (24, 24b), 및 증발기 섹션 (26), 마지막의 과열기 (30') 및 스팀 터빈 (34) 을 포함하는 과열기 섹션, 및 증발기 섹션 (26) 으로부터 과열기 섹션을 통해 스팀 터빈으로 스팀을 운반하는 과열 경로를 포함하는 워터-스팀 사이클, 및 제 1 연소 가스 예열기 (38, 38b) 을 포함하고, 유동층 보일러 플랜트는 제 2 연소 가스 예열기 (40, 40b), 과열 경로로부터 제 2 연소 가스 예열기로 스팀을 운반하기 위해 마지막의 과열기 (30') 의 상류의 위치에서 과열 경로와 그리고 제 2 연소 가스 예열기와 유동 연결되어 부착되는 스팀 추출 라인 (46, 46b) 을 포함하고, 연소 가스를 예열하는 방법은 마지막의 과열기의 상류의 위치로부터 스팀 추출 라인을 통해 제 2 연소 가스 예열기로의 과열 경로로부터의 스팀을 운반하는 단계, 및 제 2 연소 가스 예열기에서 스팀으로부터 연소 가스로 열을 전달하는 단계를 포함한다.

Description

유동층 보일러 플랜트 및 유동층 보일러 플랜트에서 연소 가스를 예열하는 방법
본 발명은 직전의 독립항들의 서문들에 따른 유동층 보일러 플랜트 및 유동층 보일러 플랜트에서 연소 가스를 예열하는 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 특히 낮은 로드로 보일러 플랜트의 유리한 작동을 가능하게 하는 유동층 보일러 플랜트 및 유동층 보일러 플랜트에서 연소 가스를 예열하는 방법에 관한 것이다.
유동층 보일러들은 오늘날 종종 매우 변하는 로드 요청들을 충족시키도록 요구되고, 이로써 또한 매우 낮은 로드들로 보일러들을 작동시킬 필요성이 존재한다. 종래의 유동층 보일러들은 전형적으로 전체 로드의 약 40 % 의 최소 로드를 갖지만, 오늘날 종종 말하자면 전체 로드의 30-20 % 의 심지어 보다 낮은 로드로 유동층 보일러를 작동하는 것이 바람직하다. 매우 낮은 로드에서의 종래의 유동층 보일러의 작동은 일반적으로 환경으로의 방출물들을 최소화하기 위해 충분한 레벨로 노에서 층 온도를 유지하고 스팀 터빈에 의해 요구되는 레벨로 스팀 온도를 유지하도록 하는 요구 조건에 의해 방지된다. 유동화 공기 노즐들을 통한 요구된 최소 공기 체적 유동을 유지하도록, 유동층 보일러들은 낮은 보일러 로드들로 전체 로드보다 더 높은 공기 계수에 의해 종종 작동되고, 이는 노 온도를 추가로 감소시키는 경향을 갖는다.
낮은-로드 작동으로 허용 가능한 레벨로 노 온도를 유지하는 종래의 방법은, 그러나 또한 전체 로드 작동 중에 노에서 온도 레벨을 증가시키는 노에 대해 내화물을 부가하는 것이다. 전체 로드 작동에서 합리적인 레벨로 노 온도를 제한하도록, 재순환된 연도 가스는 종종 연소 공기와 노에 공급된다. 그러나, 이는 보다 큰 총 배기 가스 유동으로 인해 요구되는 가스 재순환 경로 및 보다 넓은 열 표면들의 증가된 투자 비용 및 재순환 가스 팬 및 연도 가스 팬에서 증가된 보조 동력 소비를 발생시킨다.
종래의 유동층 보일러의 효율은 연도 가스로부터 연소 공기로의 열을 전달하는 공기 예열기에서 사전 결정된 온도, 예를 들면 250 ℃ 로 연소 공기를 예열함으로써 일반적으로 증가된다. 공기 예열기로 들어오는 낮은 온도의 공기는 열 표면들에서 응축 및 공기 예열기에서 부식을, 특히 낮은 보일러 로드들에서 발생시킬 수 있기 때문에, 메인 공기 예열기 전에 또 다른 열 소스에 의해 들어오는 공기를 최초로 가열하는 것이 공지되어 있다. U.S. 특허 No. 3,835,650 은 메인 공기 예열기의 상류의 연소 공기 채널에 배열된 스팀 공기 예열기에 의해, 즉 보일러 피드 펌프 터빈으로부터 배기 스팀을 사용하여 메인 공기 예열기에서의 부식을 제거하는 것을 제안한다. 특허 문서 DE 3　111　011 는 재생식 메인 공기 예열기의 상류의 스팀 터빈으로부터 추출된 블리드 (bleed) 스팀의 스트림들에 의해 연소 공기를 예열하는 것을 도시한다. 특허 문서들 GB 747,055 및 JP 62-175513 은 스팀 드럼으로부터 얻어진 포화된 스팀 온도에서 보일러 워터에 의해 연소 공기를 최초로 예열하는 것을 제안한다.
특허 공개 WO 2011/076994 A1 은 스팀에 의한 스타트업 및 부분적인 로드 상황들에서 공기를 간접적으로 예열하는 것을 시사한다. 특허 문서 JP S58-37422 는 보일러의 로드의 변경에 기초하여 연소 공기 온도를 자동적으로 제어할 수 있는 스팀 타입 공기 예열기 시스템을 도시한다. 문서들 WO 2011/076994 A1 및 JP S58-37422 는 공기 예열을 위해 사용되는 스팀의 기원을 규정하지 않는다. 문서 JP H10-332106 은 스팀 공기 가열기에서 열 소스로서 터빈의 낮은 압력 추출 스팀을 사용함으로써 낮은 로드들에서 플랜트 효율을 증가시키는 것을 시사한다. 특허 문서들 EP 0 724　683 B1, WO 94/19645 및 U.S. 4,976,107 는 오로지 스팀 터빈으로부터 추출된 블리드 스팀에 의해 연소 공기를 예열하는 것을 시사한다. 특허 출원 공개 U.S. 2012/0129112 A1 은 과열된 스팀의 산화제 가스를 예열하여 과열된 스팀의 일부로부터의 열에 의해 산소연료 연소 보일러를 제조하는 것을 시사한다.
본 발명의 목적은 환경으로의 방출물들을 최소화하고 스팀 터빈에 의해 요구되는 레벨로 스팀 온도를 유지하면서 매우 낮은 보일러 로드들을 포함하는 상이한 보일러 로드들에서 보일러 플랜트의 효율적이고 경제적인 작동을 가능하게 하는 유동층 보일러 플랜트 및 유동층 보일러 플랜트에서 연소 공기를 예열하는 방법을 제공하는 것이다.
하나의 양상에 따르면, 본 발명은 유동층 보일러 플랜트 (10) 를 제공하고, 유동층 보일러 플랜트는 노, 및 연소 가스 채널을 통해 상기 노로 공급되는 연소 가스에 의해 연료를 연소시키기 위한 상기 연소 가스 채널, 및 증발기 섹션, 마지막의 과열기 및 스팀 터빈을 포함하는 상기 증발기 섹션과 유동 연결되는 과열기 섹션 및 상기 증발기 섹션으로부터 상기 과열기 섹션을 통해 상기 스팀 터빈으로 스팀을 운반하기 위한 과열 경로를 포함하는 워터-스팀 사이클, 및 상기 연소 가스로 열을 전달하기 위해 상기 연소 가스 채널에 배열된 제 1 연소 가스 예열기를 포함하고, 상기 유동층 보일러 플랜트는 상기 연소 가스 채널에 배열되는 제 2 연소 가스 예열기, 상기 제 2 연소 가스 예열기에서 상기 스팀으로부터 상기 연소 가스로 열을 전달하도록 상기 과열 경로로부터 상기 제 2 연소 가스 예열기로 스팀을 운반하기 위해 상기 마지막의 과열기의 상류의 위치에서 과열 경로와 그리고 상기 제 2 연소 가스 예열기와 유동 연결되게 부착되는 스팀 추출 라인을 포함한다.
또 다른 양상에 따르면, 본 발명은 유동층 보일러 플랜트에서 연소 가스를 예열하는 방법을 제공하고, 상기 유동층 보일러 플랜트는, 노, 및 연소 가스 채널을 통해 상기 노로 공급되는 연소 가스에 의해 연료를 연소시키기 위한 상기 연소 가스 채널, 및 증발기 섹션, 마지막의 과열기, 스팀 터빈을 포함하는 상기 증발기 섹션과 유동 연결되는 과열기 섹션 및 상기 증발기 섹션으로부터 상기 과열기 섹션을 통해 상기 터빈으로 스팀을 운반하기 위한 과열 경로를 포함하는 워터-스팀 사이클, 및 상기 연소 가스 채널에 배열된 제 1 연소 가스 예열기를 포함하고, 상기 유동층 보일러 플랜트는 연소 가스 채널에 배열된 제 2 연소 가스 예열기 및 마지막의 과열기의 상류의 위치에서 과열 경로와 그리고 상기 제 2 연소 가스 예열기와 유동 연결되게 부착된 스팀 추출 라인을 포함하고, 연소 가스를 예열하기 위한 상기 방법은, 상기 제 1 연소 가스 예열기에서 상기 연소 가스로 열을 전달하는 단계, 상기 마지막의 과열기의 상류의 위치로부터 상기 스팀 추출 라인을 통해 상기 제 2 연소 가스 예열기로 상기 과열 경로로부터의 스팀을 운반하는 단계, 및 상기 제 2 연소 가스 예열기에서 상기 스팀으로부터 상기 연소 가스로 열을 전달하는 단계를 포함한다.
유동층 보일러의 연소 가스, 실제로 연소 공기 또는 또 다른 산소 가스 혼합물은 종래에 보일러의 노로 공급되기 전에 연소 가스 예열기에서 예열된다. 종래의 연소 가스 예열기, 일반적으로 재생식 공기 예열기 또는 관형 공기 예열기는 연소 가스 채널에 배열되거나, 또는 보다 정확하게 연소 가스 채널 및 연도 가스 채널과 연결되게 배열되어 노로부터 나오는 연도 가스로부터 연소 가스로 열을 전달한다. 연소 가스 예열기는 일부 경우에서 대안적으로 피드 워터로부터 연소 가스로 열을 전달하는 예열기와 같은 또 다른 타입을 가질 수 있다.
본 발명의 주 특징은 유동층 보일러 플랜트가 제 1 연소 가스 예열기와 같이 이후에 명명된 종래의 연소 가스 예열기에 부가하여 또한 제 2 연소 가스 예열기를 포함한다는 것이다. 제 1 연소 가스 예열기는 유리하게 연도 가스 연소 가스 예열기, 즉 연도 가스로부터 연소 가스로 열을 전달하는 예열기이지만, 그것은 대안적으로, 예를 들면, 피드 워터 공기 예열기일 수 있다. 제 2 연소 가스 예열기는 스팀 연소 가스 예열기, 즉 스팀의 유동으로부터 연소 가스로 열을 전달하는 예열기이다. 본 발명에 따르면, 열 전달 스팀은 스팀 추출 라인을 통해 과열 경로로부터 추출되고, 상기 스팀 추출 라인은 마지막의 과열기의 상류의 위치에서 과열 경로에 연결된다. 제 2 연소 가스 예열기는 유리하게 제 1 연소 가스 예열기의 하류의 연소 가스 채널에 배열된다. 이로써, 연소 가스의 온도는 제 2 연소 가스 예열기에서, 예를 들면 250 ℃ 내지 300 ℃ 일 수 있다.
스팀 추출 라인은 유리하게 스팀 추출 라인에서 스팀 유동을 조절하기 위한 조절 밸브를 포함한다. 본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 규정된 부가적인 공기 예열은 특히 낮은-로드 작동 중에 사용된다. 이로써 최대 로드의 30-20 % 와 같은 매우 낮은 로드로 유동층 보일러 플랜트를 작동시키는 것이 바람직할 때에, 제 2 연소 가스 예열기가 사용되고, 즉 조절 밸브는 과열 경로로부터 제 2 연소 가스 예열기로 스팀을 추출하도록 개방된다.
연소 가스의 상기 규정된 부가적인 예열의 결과로서, 보다 많은 열이 연소 공기를 통해 연소 프로세스로 도입되고, 보다 높은 노 온도에 도달된다. 따라서, 너무 낮은 층 온도들을 회피하는 것이 가능하고, 즉 심지어 매우 낮은 로드들에서 낮은 레벨로 환경으로의 방출물을 유지하도록 요구되는 레벨로 노의 층 온도를 유지하는 것이 가능하다. 연소 공기의 보다 높은 온도로 인해, 연소 가스 노즐들에서 최소 속도가 보다 낮은 공기 질량 유동으로 달성될 수 있어서, 보다 낮은 공기 계수를 보다 낮게 만들고, 따라서 노 온도를 보다 높게 만든다. 충분한 노 온도가 노에서 내화물의 증가된 두께에 대한 필요성 없이 낮은 보일러 로드들로 도달되기 때문에, 상기 온도가 연도 가스 재순환을 감소시키거나 또는 감소시키지 않고 적절한 레벨로 높은 보일러 로드들에서 유지될 수 있다. 따라서, 본 발명은 매우 낮은 로드들로 보일러를 작동시키는 것을 가능하게 하고 높은 로드 작동에 대한 작동 및 제조 비용들을 감소시킨다.
연소 가스 온도는 대안적으로 또한 예를 들면 피드 워터, 보일러 워터 또는 스팀 터빈으로부터 연소 가스로 추출된 블리드 스팀으로부터의 열을 전달함으로써 상기 규정된 것과 다른 수단에 의해 증가될 수 있다. 그러나, 본 발명에 따라 마지막의 과열기의 상류의 위치에서 과열 경로로부터 추출된 스팀의 사용은, 스팀 추출 위치의 하류의 과열 경로에서 마지막 과열기 또는 모든 과열기들에서 스팀 유동을 감소시킨다는 부가적인 이점을 제공한다. 이로써, 스팀은 스팀 추출이 없는 것보다 더 높은 온도로 각각의 과열기들에서 가열된다. 본 발명은 따라서 또한 스팀 터빈에 의해 요구된 레벨로 심지어 매우 낮은 로드들에서 최종 스팀 온도를 유지하는 것을 가능하게 한다.
연소 가스 채널에서 부가적인 압력 손실을 회피하도록, 제 2 연소 가스 예열기는 유리하게 제 2 연소 가스 예열기가 사용 중이 아닐 때에 연소 가스가 안내되는 바이-패스 채널을 가질 수 있다. 이로써, 제 2 연소 가스 예열기로 안내하는 바이-패스 채널 및/또는 채널 브랜치는 유리하게 각각의 채널 부분에서 연소 가스 유동을 제어하도록 댐퍼를 포함한다.
보일러 플랜트는 높은 압력 스팀 터빈 및 낮은 압력 스팀 터빈과 같은 복수의 스팀 터빈들을 포함할 수 있고, 이로써 과열 경로는 또한 하나 이상의 스팀 재열기들을 포함한다. 그러한 경우에 최종 과열기는 최종 스팀 재열기이고, 스팀 추출 라인은 최종 스팀 재열기의 상류의 과열 경로에서의 위치에 연결된다. 본 발명의 유리한 실시형태에 따르면, 과열 경로는 복수의 스팀 과열기들 및 복수의 스팀 재열기들을 포함하고, 스팀 추출 라인은 최종 스팀 과열기의 상류의 위치에 연결된 적어도 하나의 브랜치 및 최종 스팀 재열기의 상류의 위치에 연결된 적어도 하나의 브랜치를 포함한다. 특히 유리하게 스팀 추출 라인은 두개의 스팀 과열기들 사이의 위치에 연결된 적어도 하나의 브랜치 및 두개의 스팀 재열기들 사이의 위치에 연결된 적어도 하나의 브랜치를 포함한다. 과열 경로가, 예를 들면 세개의 일렬로 연결된 스팀 과열기들을 포함하는 경우에, 스팀 추출 라인은 유리하게 마지막의 두개의 스팀 과열기들 사이의 위치에 연결된 하나의 브랜치 및 두개의 제 1 스팀 재열기들 사이의 위치에 연결된 제 2 브랜치를 포함한다.
본 발명은 상기에서 단일한 연소 가스 채널과 연결되게 설명되었지만, 본 발명이 또한 복수의 연소 가스 채널들과 연결되게 적용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 그러한 복수의 연소 가스 채널들은 양쪽이 상기 설명된 본 발명에 따른 연소 가스 예열 배열을 포함하는 예를 들면, 1 차 연소 가스 채널 및 2 차 연소 가스 채널을 포함한다.
낮은 로드에서 노로 증가된 열 입력으로 인해, 어떠한 부가적인 내화물도 온도 레벨을 유지하도록 노에서 요구되지 않는다. 따라서, 보다 적은 순환 가스가 전체 로드에 있어서 요구되어, 재순환 가스 팬 및 연도 가스 팬에서 보다 낮은 보조 동력 소비를 발생시킨다. 보다 낮은 총 배기 가스 유동, 즉 연도 가스 유동 및 재순환 가스 유동으로 인해, 보다 적은 열 표면이 적절한 연도 가스 최종 온도를 달성하는 데 요구되어, 보다 낮은 투자 비용을 발생시킨다.
첨부된 도면과 함께 취해질 때, 상기 간단한 설명, 뿐만 아니라 본 발명의 추가의 목적들, 특징들, 및 이점들은 본 발명에 따른 현재 바람직하지만, 그럼에도 불구하고 예시적인, 실시형태들을 참조하여 보다 전체적으로 이해될 것이다.
도 1 은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 유동층 보일러 플랜트를 개략적으로 예시한다.
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 유동층 보일러 플랜트를 개략적으로 예시한다.
도 1 의 다이어그램은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 유동층 보일러 플랜트 (10) 를 개략적으로 예시하고, 보일러 플랜트는 노 (12), 리턴 레그 (16) 를 갖는 사이클론 세퍼레이터 (14) 및 열 회수 구역 (20) 을 갖는 연도 가스 채널 (18) 을 포함한다. 노의 하부 부분에, 노로 연료를 공급하기 위한 피더 (22) 및 노에서 유동층 입자들 및 연료를 연소시키도록, 연소 가스, 예를 들면 공기 또는 다른 산소 가스를 공급하기 위한 연소 가스 채널 (24) 이 연결된다. 노 및 보일러 플랜트는 또한 많은 다른 종래의 요소들, 예를 들면 노로 황 결착제 또는 비활성 층 입자들을 공급하기 위한 수단, 연도 가스 및 연소 가스를 운반하기 위한 팬들, 및 연도 가스를 세정하기 위한 장비를 포함하지만, 그러나 이는 본 발명과 관련없기 때문에 도 1 에서 도시 생략된다.
스팀은, 노의 엔클로져 벽들에 배열된 증발기 섹션 (26), 복수의 일렬로 연결된 과열기들 (30, 30', 30") 및 재열기들 (32, 32') 을 포함하는 증발기 섹션과 유동 연결된 과열기 섹션을 포함하는 워터-스팀 사이클에서의 관류식 (once through) 보일러 플랜트 (10) 에서 생성된다. 제 1 및 제 2 과열기들 (30, 30') 및 재열기들 (32, 32') 은 열 회수 구역 (20) 에 배열되고, 마지막의 과열기 (30") 는 리턴 레그 (16) 에 배열된다. 그러나, 본 기술 분야의 당업자에게는 널리 공지된 바와 같이, 보일러 플랜트에서 과열기들 및 재열기들의 수 및 위치는 또한 상이할 수 있다. 스팀은 증발기 섹션 (26) 으로부터 과열기들 (30, 30' 및 30") 을 통해 높은 압력 스팀 터빈 (34) 으로, 그리고 높은 압력 스팀 터빈 (34) 으로부터 재열기들 (32 및 32') 을 통해 낮은 압력 스팀 터빈 (36) 으로 운반된다. 다음에 증발기 섹션 (26) 으로부터 마지막의 스팀 터빈으로의 스팀 경로는 과열 경로로 불리운다.
연도 가스 채널 (18) 의 열 회수 구역 (20) 은 또한 연소 가스 채널 (24) 에서 연도 가스로부터 연소 가스 스트림으로의 열을 전달하기 위해 종래의 제 1 연소 가스 예열기 (38) 를 포함한다. 제 1 연소 가스 예열기 (38) 는 관형 공기 예열기로서 도 1 에 도시되지만, 그것은 또한, 예를 들면, 재생식 공기 예열기일 수 있다. 일부 실시형태들에서 제 1 연소 가스 예열기는 연도 가스로부터 연소 가스로 열을 전달하는 것이 아니라 스팀 워터 사이클의 피드워터와 같은 또 다른 열 소스부터 열을 전달하는 것이 가능하다.
도 1 에 도시된 유동층 보일러 플랜트는 또한 연소 가스 채널 (24) 에 배열된 제 2 연소 가스 예열기 (40) 를 포함한다. 연소 가스 채널 (24) 은 제 2 연소 가스 예열기 (40) 를 바이패스하기 위한 바이패스 채널 (24') 을 포함한다. 바이패스 채널 (24') 뿐만 아니라 제 2 연소 가스 예열기 (40) 를 통해 안내되는 연소 가스 채널의 브랜치는 각각 제 2 연소 가스 예열기 (40) 및 바이패스 채널 (24') 을 통해 연소 가스의 유동 비를 조절하도록 각각 조절 밸브 (42, 42') 를 포함한다.
본 발명에 따르면, 연소 가스는 적어도 하나의 과열기의 상류의 적어도 하나의 위치에서 과열 경로로부터 스팀 추출 라인 (44) 을 따라 추출된 스팀에 의해 제 2 연소 가스 예열기 (40) 에서 예열된다. 도 1 에 도시된 실시형태에서 스팀 추출 라인은 제 1 과 제 2 과열기들 (30, 30') 사이의 과열 라인에 연결된 제 1 브랜치 (46), 제 2 와 마지막의 과열기들 (30', 30") 사이의 과열 라인에 연결된 제 2 브랜치 (46'), 및 제 1 과 제 2 재열기들 (32, 32') 사이의 과열 라인에 연결된 제 3 브랜치 (46") 를 포함한다. 스팀 추출 라인의 각각의 제 1, 제 2 및 제 3 브랜치들 (46, 46', 46") 은 각각 유동 조절 밸브 (48, 48' 및 48") 를 포함한다. 도 1 에 도시된 실시형태에서, 제 2 연소 가스 예열기 (40) 에서 과열 라인으로부터 추출되고 냉각된 스팀은 스팀-워터 사이클의 피드 워터 탱크 (50) 로 안내된다.
제 2 연소 가스 예열기 (40) 는 특히 매우 낮은 로드로 보일러 플랜트를 작동시킬 필요가 있는 때에 사용된다. 이때 바이패스 라인 (24') 에서 유동 조절 밸브 (42') 는 폐쇄되고 유동 조절 밸브 (42) 는 개방되어 제 1 연소 가스 예열기 (38) 에서 가열된 연소 가스가 제 2 연소 가스 예열기 (40) 를 통해 유동하는 것을 허용한다. 동시에 적어도 하나의 유동 조절 밸브들 (48, 48' 및 48") 은 개방되어 스팀 과열 라인으로부터 추출된 스팀이 제 2 연소 가스 예열기 (40) 로 유동함으로써, 연소 가스의 온도를 증가시키는 것을 허용한다.
노 (12) 로 공급된 연소 가스의 상승된 온도는 노에서 충분한 층 온도를 유지하고 심지어 매우 낮은 로드들에서조차, 즉 연료 피더 (22) 를 통해 연료 및 연소 가스 채널 (24) 을 통해 연소 가스를 공급하는 속도가 낮은 레벨로 될 때에 환경으로의 방출물을 낮은 레벨로 유지하는 것을 가능하게 한다. 본 발명의 구체적인 이점은 연소 가스가 각각, 마지막의 과열기 (30") 의 상류 및 마지막의 재열기 (32') 의 상류의 과열 라인으로부터 추출되는 스팀에 의해 가열되기 때문에, 스팀이 상승된 온도들로 과열되고 재열된다는 점이고, 이는 각각, 높은 압력 스팀 터빈 (34) 및 낮은 압력 스팀 터빈으로 진입하는 스팀의 온도를 충분히 높은 레벨로 유지하는 것을 가능하게 한다.
특히 유리하게 매우 낮은 로드로 보일러 플랜트를 작동시킬 수 있다는 점이 중요한 마지막에 언급된 이점은 놀랍고 보다 낮은 온도 레벨에서는 높은 레벨의 열을 사용하지 않는다는 일반적인 생각과 대치된다. 그러나, 본 발명자들은 본 발명에 의해 얻어지는 상기 언급된 이중적인 이점들로 인해, 소정의 경우에, 즉 매우 변하는 로드들로 보일러를 작동할 필요가 있을 때에, 연소 가스를 예열하기 위해 과열된 스팀을 사용하는 것이 유리하다는 점에 주목했다.
도 2 의 다이어그램은 본 발명의 또 다른 바람직한 실시형태를 개략적으로 예시한다. 도 1 및 도 2 의 유사한 특징들은 도 1 과 연결하여 설명된 동일한 도면 부호들에 의해 도시된다.
도 2 의 실시형태는 보일러가 관류 보일러 대신에, 드럼 보일러인 점에서 도 1 과 상이하고, 워터-스팀 사이클은 증발기 섹션 (26) 과 과열기 섹션 사이에 스팀 드럼 (28) 을 포함한다. 또한 단지 하나의 스팀 터빈 (34) 이 존재하고, 그곳에서 과열 경로가 열 회수 구역 (20) 에 배열된 단지 두개의 과열기들 (30, 30') 을 포함한다. 도 2 의 실시형태는 뿐만 아니라 노의 바닥으로 1 차 공기를 제공하기 위한 연소 가스 채널 (24), 또한 노 (12) 에서 보다 높은 레벨로 2 차 공기를 제공하기 위한 또 다른 연소 가스 채널 (24b) 을 도시한다. 양쪽 연소 가스 채널들 (24 및 24b) 은 열 회수 구역 (20) 에 각각 배열된 제 1 연소 가스 예열기 (38 및 38b) 를 포함한다.
각각의 연소 가스 채널들 (24, 24b) 은 또한 각각 제 2 연소 가스 예열기 (40 및 40b) 를 포함한다. 유동 조절 밸브 (42', 42b') 를 갖는 바이패스 라인 (24', 24b') 은 각각의 제 2 연소 가스 예열기들 (40, 40b) 에 평행하게 배열된다. 열은 각각의 스팀 추출 라인 (46 및 46b) 을 통해 과열 경로로부터 추출되는 과열된 스팀에 의해 각각의 제 2 연소 가스 예열기들 (40, 40b) 에 제공되고, 상기 스팀 추출 라인들은 양쪽이 제 1 과 마지막의 과열기들 (30 및 30') 사이의 위치에서 과열 경로에 연결된다. 도 1 의 실시형태에서와 같이, 각각의 스팀 추출 라인들 (46, 46b) 은 유동 조절 밸브 (48, 48b) 를 갖는다. 냉각된 스팀은 제 2 연소 가스 예열기들 (40, 40b) 로부터 리턴 라인 (52) 를 통해 다시 스팀 드럼 (28) 으로 운반된다.
도 1 및 도 2 는 본 발명의 두개의 바람직한 실시형태들을 도시하지만, 이는 본 기술 분야의 당업자에게는 명백하고, 본 발명은 또한 다른 실시형태들을 포함한다. 예를 들면, 과열기들 및 재열기들의 수는 이들 실시형태들에서보다 많거나 적을 수 있고, 스팀 터빈들의 수는 심지어 두개보다 많을 수 있고, 모든 본 발명에 따른 연소 가스 예열기를 포함할 수 있는 상이한 연소 가스 채널들의 수는 2 개보다 많을 수 있다. 또한, 도 1 의 실시형태의 개별적인 특징들은 또한 적절하다면 도 2 의 실시형태에서 그리고 그반대로 사용될 수 있다.
본 발명은 현재 가장 바람직한 실시형태로 고려되는 것과 연결하여 예들로써 본원에 설명되지만, 본 발명은 개시된 실시형태들에 제한되지 않고, 첨부된 청구항에서 규정된 바와 같이 본 발명의 범위 내에 포함되는 그 특징들의 다양한 조합들 또는 변경예들 및 몇몇 다른 적용예들을 포함하도록 의도된다는 것이 이해되어야 한다.

Claims (13)

  1. 유동층 보일러 플랜트 (10) 로서,
    노 (12), 및
    연소 가스 채널을 통해 상기 노로 공급되는 연소 가스에 의해 연료를 연소시키기 위한 상기 연소 가스 채널 (24, 24b), 및
    증발기 섹션 (26), 마지막의 과열기 (30', 30", 32') 및 스팀 터빈 (34, 36 을 포함하는 상기 증발기 섹션과 유동 연결되는 과열기 섹션, 및 상기 증발기 섹션 (26) 으로부터 상기 과열기 섹션을 통해 상기 스팀 터빈으로 스팀을 운반하기 위한 과열 경로를 포함하는 워터-스팀 사이클, 및
    상기 연소 가스로 열을 전달하기 위해 상기 연소 가스 채널에 배열된 제 1 연소 가스 예열기 (38, 38b) 를 포함하고,
    상기 유동층 보일러 플랜트는,
    상기 연소 가스 채널에 배열되는 제 2 연소 가스 예열기 (40, 40b),
    상기 제 2 연소 가스 예열기에서 스팀으로부터 상기 연소 가스로 열을 전달하도록 상기 과열 경로로부터 상기 제 2 연소 가스 예열기로 스팀을 운반하기 위해 상기 마지막의 과열기의 상류의 위치에서 상기 과열 경로와 그리고 상기 제 2 연소 가스 예열기와 유동 연결되게 부착되는 스팀 추출 라인 (44, 46, 46', 46", 46b) 을 포함하는 것을 특징으로 하는, 유동층 보일러 플랜트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 연소 가스 예열기 (40, 40b) 는 상기 제 1 연소 가스 예열기 (38, 38b) 의 하류의 상기 연소 가스 채널에 배열되는 것을 특징으로 하는, 유동층 보일러 플랜트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 연소 가스 채널은 상기 제 2 연소 가스 예열기를 통해 안내되는 상기 연소 가스 채널의 일부와 평행하게 상기 제 2 연소 가스 예열기의 바이패스 채널 (24', 24b') 을 포함하고,
    상기 제 2 연소 가스 예열기를 통해 안내되는 상기 연소 가스 채널의 일부 및 상기 바이패스 채널의 적어도 하나는 상기 제 2 연소 가스 예열기를 통해 안내되는 상기 연소 가스 채널의 일부에서 그리고 상기 바이 패스 채널에서 연소 가스의 유동의 비를 조절하는 조절 밸브 (42, 42', 42b') 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 유동층 보일러 플랜트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스팀 추출 라인은 상기 스팀 추출 라인에서 스팀 유동을 조절하기 위한 조절 밸브 (48, 48', 48", 48b) 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 유동층 보일러 플랜트.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 과열 경로는 제 1 과열기 (30) 를 포함하고 상기 스팀 추출 라인 (44, 46, 46', 46", 46b) 은 상기 제 1 과열기와 상기 마지막의 과열기 사이의 위치에 상기 과열 경로에 유동 연결되는 것을 특징으로 하는, 유동층 보일러 플랜트.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 과열 경로는 상기 제 1 과열기 (30) 와 상기 마지막의 과열기 (30') 사이에서 중앙 과열기 (30') 를 포함하고, 상기 스팀 추출 라인은 상기 제 1 과열기와 상기 중앙 과열기 사이의 위치에서 상기 과열 경로에 유동 연결되는 제 1 브랜치 (46) 및 상기 중앙 과열기와 상기 마지막의 과열기 사이의 위치에서 상기 과열 경로에 유동 연결되는 제 2 브랜치 (46') 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 유동층 보일러 플랜트.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 스팀 추출 라인의 상기 제 1 브랜치 및 상기 스팀 추출 라인의 상기 제 2 브랜치의 각각은 상기 스팀 추출 라인의 각각의 브랜치에서 스팀 유동을 조절하기 위한 조절 밸브 (48, 48') 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 유동층 보일러 플랜트.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    보일러 플랜트는 1 차 연소 가스 채널 (24) 및 2 차 연소 가스 채널 (24b) 을 포함하고, 상기 1 차 연소 가스 채널 및 상기 2 차 연소 가스 채널의 각각은 제 2 연소 가스 예열기 (40, 40b) 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 유동층 보일러 플랜트
  9. 유동층 보일러 플랜트 (10) 에서 연소 가스를 예열하는 방법으로서,
    상기 유동층 보일러 플랜트는,
    노 (12), 및
    연소 가스 채널을 통해 상기 노로 공급되는 연소 가스에 의해 연료를 연소시키기 위한 상기 연소 가스 채널 (24, 24b), 및
    증발기 섹션 (26), 마지막의 과열기 (30', 30", 32'), 스팀 터빈 (34, 36) 을 포함하는 상기 증발기 섹션과 유동 연결되는 과열기 섹션, 및 상기 증발기 섹션 (26) 으로부터 상기 과열기 섹션을 통해 상기 터빈으로 스팀을 운반하기 위한 과열 경로를 포함하는 워터-스팀 사이클, 및
    상기 연소 가스 채널에 배열된 제 1 연소 가스 예열기 (38, 38b) 를 포함하고,
    상기 유동층 보일러 플랜트는,
    상기 연소 가스 채널에 배열되는 제 2 연소 가스 예열기 (40, 40b), 및
    상기 마지막의 과열기의 상류의 위치에서 과열 경로와 그리고 상기 제 2 연소 가스 예열기와 유동 연결되게 부착되는 스팀 추출 라인 (44, 46, 46', 46", 46b) 을 포함하고,
    상기 연소 가스를 예열하기 위한 방법은,
    상기 제 1 연소 가스 예열기에서 상기 연소 가스로 열을 전달하는 단계,
    상기 마지막의 과열기의 상류의 위치로부터 상기 스팀 추출 라인을 통해 상기 제 2 연소 가스 예열기로 상기 과열 경로로부터의 스팀을 운반하는 단계, 및
    상기 제 2 연소 가스 예열기에서 스팀으로부터 상기 연소 가스로 열을 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 유동층 보일러 플랜트에서 연소 가스를 예열하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 연소 가스로 열을 전달하는 단계는 상기 제 1 연소 가스 예열기 (38, 38b) 에서 처음으로 실행되고 그후 상기 제 2 연소 가스 예열기 (40, 40b) 에서 실행되는 것을 특징으로 하는, 유동층 보일러 플랜트에서 연소 가스를 예열하는 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    연소 가스를 부가적으로 예열하는 것은 상기 유동층 보일러 플랜트의 낮은 로드 작동 중에 상기 제 2 연소 가스 예열기로 상기 스팀 추출 라인을 통해 과열된 스팀을 추출함으로써 실행되는 것을 특징으로 하는, 유동층 보일러 플랜트에서 연소 가스를 예열하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 연소 가스 채널은 상기 제 2 연소 가스 예열기를 통해 안내되는 상기 연소 가스 채널의 일부와 평행하게 상기 제 2 연소 가스 예열기의 바이패스 채널 (24, 24b) 을 포함하고,
    상기 제 2 연소 가스 예열기를 통해 안내되는 상기 연소 가스 채널의 일부 및 상기 바이패스 채널의 적어도 하나는 상기 제 2 연소 가스 예열기를 통해 안내되는 상기 연소 가스 채널의 일부에서 그리고 상기 바이 패스 채널에서 연소 가스의 유동의 비를 조절하는 조절 밸브 (42, 42', 42b') 를 포함하고, 낮은 로드 작동에서 상기 조절 밸브는 상기 제 2 연소 가스 예열기를 통해 연소 가스를 운반하도록 제어되는 것을 특징으로 하는, 유동층 보일러 플랜트에서 연소 가스를 예열하는 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 스팀 추출 라인은 상기 스팀 추출 라인에서 스팀 유동을 조절하기 위한 조절 밸브 (48, 48', 48", 48b) 를 포함하고, 낮은 로드 작동에서 상기 조절 밸브는 상기 제 2 연소 가스 예열기로 상기 스팀 추출 라인을 통해 스팀을 운반하도록 제어되는 것을 특징으로 하는, 유동층 보일러 플랜트에서 연소 가스를 예열하는 방법.
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