KR102489144B1 - 순환유동층보일러 및 그 운전방법 - Google Patents

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스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
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Abstract

알칼리염을 많이 함유한 연료를 이용해도, 연소에 의하여 배기가스에 확산된 알칼리염을 효율적으로 화학반응시켜, 과열기에 알칼리염의 부착 및 이에 의한 과열기의 부식을 억제할 수 있는 순환유동층보일러 및 그 운전방법을 제공한다. 이 순환유동층보일러는, 화로와, 화로로부터 배출된 고체입자를 포집하는 고기분리장치와, 고기분리장치에서 포집된 고체입자가, 화로 내로 되돌려지기 전에 체류되는 리턴부(122)와, 리턴부에 유황원소함유화합물을 도입하는 도입부(125)를 구비한다.

Description

순환유동층보일러 및 그 운전방법
본 발명은, 순환유동층보일러 및 그 운전방법에 관한 것이다.
최근, 보일러설비에 있어서 바이오매스연료 등의 신에너지연료를 사용하는 것이 많이 요구된다.
특허문헌 1에는, 바이오매스연료를 사용하는 보일러설비에 있어서, 과열기의 염화물의 퇴적을 경감하기 위하여, 황산염분을 포함하는 화합물을 스팀보일러 내 또는 과열기영역 내에 공급하는 기술이 개시되어 있다.
또, 특허문헌 2에는, 전열관의 표면에 부착된 염화물을 박리하기 위하여, 연소로 내에 SO2가스를 간헐적으로 공존시켜 가연물을 연소시키는 기술이 개시되어 있다. 또, 특허문헌 2의 도 2에는, 층내 순환유동층로의 유동화공기공급관에 SO2가스공급관을 접속한 구성이 개시되어 있다.
특허문헌 1: 국제 공개공보 제2006/134227 특허문헌 2: 일본 공개특허공보 평9-303743호
바이오매스연료 등의 대부분은 알칼리염을 많이 함유하고 있고, 연료로서 사용함으로써 과열기에 대한 알칼리염의 부착 및 이에 의한 과열기의 부식이 문제가 된다.
한편, 특허문헌 1의 기술에서는, 과열기영역 내에 황산염분을 포함하는 화합물을 공급함으로써, 과열기의 염화물의 퇴적을 경감하는 것을 도모하고 있다. 또, 특허문헌 2의 기술에서는, SO2가스를 공존시켜 가연물을 연소시킴으로써, 전열관의 표면에 부착된 염화물을 박리시키는 것을 도모하고 있다. 그러나, 이들 방법에서는, 알칼리염을 많이 함유하는 연료를 사용하고, 배기가스에 매우 많은 알칼리염이 포함된 경우에, 배기가스 중의 알칼리염을 효율적으로 화학반응시키는 것이 어렵다는 과제가 있었다.
본 발명은, 알칼리염을 많이 함유한 연료를 이용해도, 배기가스에 포함되는 알칼리염을 효율적으로 제거하여, 과열기에 대한 알칼리염의 부착 및 이에 의한 과열기의 부식을 억제할 수 있는 순환유동층보일러 및 그 운전방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 순환유동층보일러는,
화로와,
상기 화로로부터 배출된 고체입자를 포집하는 고기(固氣)분리장치와,
상기 고기분리장치에서 포집된 고체입자가, 상기 화로 내로 되돌려지기 전에 체류되는 리턴부와,
상기 리턴부에 유황(硫黃)원소함유화합물을 도입하는 도입부를 구비하는 구성으로 했다.
본 발명에 관한 순환유동층보일러의 운전방법은,
화로와, 상기 화로로부터 배출된 고체입자를 포집하는 고기분리장치와, 상기 고기분리장치에서 포집된 고체입자가 상기 화로 내로 되돌려지기 전에 체류되는 리턴부를 구비하는 순환유동층보일러의 운전방법으로서,
상기 리턴부에 유황원소함유화합물을 도입하는 방법으로 했다.
본 발명에 의하면, 알칼리염을 많이 함유한 연료를 이용해도, 배기가스에 포함되는 알칼리염을 효율적으로 제거하여, 과열기에 대한 알칼리염의 부착 및 이에 의한 과열기의 부식을 억제할 수 있다는 효과가 얻어진다.
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 관한 순환유동층보일러를 나타내는 구성도이다.
도 2는 도 1의 유동재의 리턴부의 주변상세를 나타내는 구성도이다.
도 3은 제어부에 의하여 실행되는 SO2가스의 도입처리의 수순을 나타내는 플로차트이다.
도 4는 제어부에 의하여 실행되는 SO2가스의 도입처리를 설명하는 타임차트이다.
도 5는 본 발명의 실시형태 2에 관한 순환유동층보일러를 나타내는 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시형태 3에 관한 순환유동층보일러를 나타내는 구성도이다.
이하, 본 발명의 각 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
(실시형태 1)
도 1은, 본 발명의 실시형태 1에 관한 순환유동층보일러를 나타내는 구성도이다. 도 2는, 도 1의 유동재의 리턴부의 주변상세를 나타내는 구성도이다.
본 발명의 실시형태 1에 관한 순환유동층보일러(1)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 화로(10), 고기분리장치(11), 고기분리장치(11)에 의하여 포집된 유동재를 화로(10)로 되돌리는 순환부(12) 및 연도(煙道)(13)를 구비한다. 순환부(12)에는, SO2가스가 도입되는 도입부(125)와, SO2가스의 농도를 계측하는 제1 계측부(126)와, HCl농도를 계측하는 제2 계측부(127)가 마련된다. 또한, 순환유동층보일러(1)는, 과열기(14a, 14b), SO2탱크(15), 유량가변밸브(16), 집진기(17), 펌프(18), 굴뚝(19) 및 제어부(20)를 구비한다.
화로(10)는, 순환유동층연소로이며, 규사 등을 유동재("유동모래", "베드재"라고도 함)로 하여, 바이오매스연료, 저품위탄, 슬러지, 폐플라스틱, 폐타이어 등의 연료를 연소시킨다.
고기분리장치(11)는, 예를 들면 사이클론이며, 화로(10)로부터 배출된 배기가스와 고체입자(유동재 등)를 분리시킨다. 분리된 배기가스는 연도(13)에 보내지고, 분리된 고체입자는 포집되어 순환부(12)로 보내진다.
순환부(12)는, 도 2에도 나타내는 바와 같이, 다운코머(121)와, 리턴부(122)와, 칸막이(123)와, 리턴슈트(124)를 구비한다. 다운코머(121)는, 고기분리장치(11)와 리턴부(122)를 연결하는 통로이며, 고기분리장치(11)에 의하여 포집된 고체입자를 중력에 의하여 리턴부(122)로 강하시킨다. 리턴슈트(124)는, 리턴부(122)와 화로(10)를 연결하는 통로이며, 리턴부(122)로부터 화로(10)로 중력에 의하여 고체입자를 되돌린다. 리턴부(122)는, 포집된 고체입자가 화로(10)로 되돌려지기 전에 체류되는 공간이다.
칸막이(123)는, 리턴부(122)의 공간에 있어서 다운코머(121)와 리턴슈트(124)의 사이를 구획한다. 칸막이(123)는, 리턴부(122)의 공간 중 적어도 중단보다 상방부분을 구획하고, 하방부분은 개방된다. 칸막이(123)에 의하여 개방된 하방부분은 항상 고체입자(유동재)에 의하여 메워진 상태로 된다. 이 고체입자에 의하여 메워진 부분과 칸막이(123)는, 루프시일을 구성하여, 순환부(12)에 있어서 화로(10)로부터 연도(13)로의 기체의 흐름을 차단하여, 고체입자만을 화로(10)로 되돌리는 것을 가능하게 한다.
SO2가스를 리턴부(122)에 도입하는 도입부(125)는, 예를 들면, 리턴부(122)의 하부에 배치된다. 도입부(125)는, 특별히 제한되지 않지만, 고체입자를 유동시키기 위하여 유동에어를 도입하는 도입부를 겸하고 있고, SO2가스는 유동에어에 더해져 리턴부(122)에 도입된다. 구체적으로는, SO2가스가 축적 또는 생성되는 SO2탱크(15)로부터 유량가변밸브(16)를 통하여 유동에어의 배관(21)에 SO2가 공급된다. 그리고, 이 유동에어가 도입부(125)를 통하여 리턴부(122)로 보내짐으로써, 리턴부(122)에 SO2가스가 공급된다. 리턴부(122)에 도입된 SO2가스 및 유동에어는, 고체입자를 유동시켜 리턴슈트(124)로부터 화로(10)로 보내는 작용을 미친다. 또, 리턴부(122)에 도입된 SO2가스 및 유동에어는, 화로(10)의 배기가스보다 압력이 낮기 때문에, 화로(10)로는 흐르지 않고, 다운코머(121)를 상승하여 연도(13)로 흐른다.
제1 계측부(126) 및 제2 계측부(127)는, 다운코머(121)에 배치되어, 다운코머(121)를 통과하는 가스 중의 SO2가스의 농도와 HCl가스의 농도를 계측한다. 제1 계측부(126) 및 제2 계측부(127) 중, 다운코머(121) 내에 배치되는 계측용 소자의 주위에는 기체성분만을 통과시키는 필터가 마련되고, 제1 계측부(126) 및 제2 계측부(127)는 고체성분의 영향을 배제하여 가스의 농도를 계측할 수 있다. 다만, 제1 계측부(126) 및 제2 계측부(127)는, 직접 가스의 농도를 계측하는 구성이 아니라, 다른 물리량을 계측하고, 계측된 물리량을 변환하여 가스의 농도를 구하는 구성으로 해도 된다.
제어부(20)는, 제1 계측부(126) 및 제2 계측부(127)의 계측결과를 입력하고, 또, 유량가변밸브(16)를 제어하여 리턴부(122)로의 SO2가스의 도입량을 제어한다.
일방의 과열기(14a)는, 연도(13)에 마련되어, 고온의 배기가스의 열을 받아 증기를 과열한다. 다른 일방의 과열기(14b)는, 순환부(12)의 리턴부(122)에 마련되어, 고온의 유동재의 열을 받아 증기를 과열한다.
다만, 연도(13)의 과열기(14a)보다 후단(後段)에는, 배기가스의 여열을 이용하여 온수를 예열하는 이코노마이저, 또, 배기가스 여열을 이용하여 연소용 공기를 예열하는 공기예열기가 마련되어 있어도 된다.
집진기(17)는, 백필터 및 전기집진기 등이며, 저온의 배기가스로부터 더스트를 포집한다.
펌프(18) 및 굴뚝(17)은 배기가스를 공중에 배출시킨다.
<연소동작>
상기 구성의 순환유동층보일러(1)에 있어서는, 알칼리염을 많이 함유하는 바이오매스연료 등의 연료가 화로(10)에 투입되는 한편, 연소용 공기가 화로(10)에 공급되어 연료가 연소된다. 연료의 연소 시, 알칼리염의 가스상(狀)의 MCl(M은, K(칼륨), Na(나트륨) 등)이 많이 발생하고, 배기가스와 함께 화로(10)로부터 배출된다. 또, 배기가스의 힘에 의하여 고체입자의 일부가 화로(10)로부터 배출된다. 고기분리장치(11)에서는, 화로(10)로부터 배출된 배기가스와 고체입자가 분리되어, 고체입자가 포집된다. 고체입자와 배기가스가 분리될 때, 고체입자는 배기가스에 노출되어, 고체입자에는 MCl이 많이 부착된다. 고체입자의 대부분은 유동재이며, 순환부(12)로 되돌려진다. 고체입자에 부착되지 않았던 나머지의 MCl은 연도(13)에 보내진다.
MCl이 많이 부착된 유동재는 리턴부(122)에 체류되고 또한 도입된 SO2가스에 노출된다. 리턴부(122)에 체류되는 유동재는, 유동에어에 의하여 유동되면서 균일하게 SO2가스에 노출된다. 이때, 예를 들면 반응식 (1)에 나타내는 화학반응이 발생하여, 유동재에 부착된 MCl이, HCl(염화수소) 및, M2SO4(M은, K(칼륨), Na(나트륨) 등)로 바뀐다. 일반적으로, 가스 대 가스의 반응보다 고체 대 가스의 반응 쪽이 효율적으로 화학반응을 촉진할 수 있다. 리턴부(122)에 있어서는, 고체 대 가스의 반응에 의하여, 효율적으로 반응식 (1)의 화학반응이 얻어진다.
MCl+SO2+H2O→HCl+M2SO4 (1)
리턴부(122)에서 생성된 HCl가스는, 다운코머(121)를 통과하여 연도(13)에 흐르고, 리턴부(122)에서 생성된 M2SO4는, 예를 들면 유동재와 함께 화로(10)로 되돌려져 분류체(粉流體)로서 화로(10)로부터 회수된다.
또한, 리턴부(122)에 도입되어, 화학반응하지 않았던 SO2가스의 일부는 다운코머(121)를 통과하여 연도(13)에 흐른다. 그때, 이 SO2가스는, 연도(13)에 배출된 MCl과 화학반응하여, 연도(13)의 배기가스의 MCl을 삭감하는 작용을 미친다.
<SO2가스도입처리>
바이오매스연료 등의 연료는 알칼리염(MCl)의 함유량에 편차가 있다. 그래서, 제어부(20)는, 알칼리염의 함유량에 따라 SO2가스의 도입량이 최적이 되도록 제어를 행한다. 계속해서, 제어부(20)에 의한 SO2가스의 도입량의 제어처리에 대하여 설명한다.
도 3은, 제어부에 의하여 실행되는 SO2가스의 도입처리의 수순을 나타내는 플로차트이다. 도 4는, 제어부에 의하여 실행되는 SO2가스의 도입처리를 설명하는 타임차트이다. 도 4 중, "MCl혼입량"이란 연료에 혼입되는 알칼리염의 양을 나타낸다. "SO2계측량" 및 "HCl계측량"이란, 제1 계측부(126) 및 제2 계측부(127)에 의하여 계측되는 SO2의 농도 및 HCl의 농도를 나타낸다. "SO2도입량"은, 리턴부(122)에 대한 SO2의 도입량을 나타낸다. 도 4에 있어서, "SO2계측량"의 스케일은, "HCl계측량"의 스케일보다 확대하여 나타내고 있다.
도 3에 나타내는 바와 같이, SO2가스도입처리에 있어서 제어부(20)는, 알칼리염을 포함하는 연료가 투입되는 기간 중, 짧은 사이클로 스텝 S1~S8의 루프처리를 반복하여 실행한다. 이 루프처리에 있어서, 먼저, 제어부(20)는, 다운코머(121) 중의 SO2가스의 농도 및 HCl가스의 농도를 취득한다(스텝 S1, S2). 다운코머(121)에 흐르는 기체의 유량은 일정하며, SO2가스의 농도 및 HCl가스의 농도는, 다운코머(121)를 흐르는 SO2가스의 유량 및 HCl가스의 유량에 대략 비례한다. 이 때문에, 제어부(20)는, 농도에 비례상수를 승산(乘算)함으로써 SO2가스 및 HCl가스의 유량으로 환산할 수 있다.
다만, 다운코머(121)를 통과하는 기체의 유량이 일정하지 않은 경우에는, 스텝 S1, S2에 있어서 제어부(20)는, 기체의 유량에 농도를 승산하여, 다운코머(121)를 통과하는 SO2가스의 유량, HCl가스의 유량을 계산해도 된다. 그리고, 제어부(20)는, 계속되는 판별의 스텝(S3, S5, S7)을, 농도에 근거하여 판별하는 대신에, 유량에 근거하여 판별하도록 구성해도 된다.
스텝 S1~S8의 루프처리에 있어서, 제어부(20)는, 스텝 S1에서 취득된 SO2가스의 농도가 설정하한값 이하인지(스텝 S3), 혹은, 설정상한값 이상인지(스텝 S5)를 판별한다. 여기에서, 설정하한값이란, 도입한 SO2가스의 양에 대하여 알칼리염이 충분히 풍부할 때에, 다운코머(121)에서 계측되는 SO2가스의 농도를 하한값이라고 하며, 이 하한값보다 조금 큰 값으로서 미리 설정된 값이다. 또, 설정상한값이란, 알칼리염의 양에 대하여 도입한 SO2가스가 약간 풍부해졌을 때에, 다운코머(121)에서 계측되는 SO2가스의 농도를 나타내도록, 미리 설정된 값이다. 도 4의 "SO2계측량"의 타임차트에 나타내는 바와 같이, 다운코머(121)의 SO2가스의 농도가 설정상한값 이하 설정하한값 이상이면, SO2가스의 도입량은 리턴부(122)의 알칼리염과 화학반응하는데 적합한 양이라고 간주할 수 있다.
제어부(20)는, 스텝 S3의 판별결과가 YES가 되면, SO2가스의 도입량을 증가시킨다(스텝 S4, 도 4의 기간 T1, T3을 참조). 또, 제어부(20)는, 스텝 S4의 판별결과가 YES가 되면, SO2가스도입량을 감소시킨다(스텝 S6, 도 4의 기간 T2를 참조).
또, 제어부(20)는, 스텝 S3, S4의 판별결과가 모두 NO이면, 스텝 S2에서 취득된 HCl가스의 농도가 감소하였는지 판별한다(스텝 S7). 구체적으로는, 제어부(20)는, 복수 회의 루프처리에 있어서 스텝 S2에서 취득된 일련의 HCl가스의 농도변화로부터, 예를 들면 오차성분을 제거하여, 변화율을 임곗값과 비교함으로써, HCl가스의 농도가 감소했는지 여부를 판별할 수 있다. 그 결과, HCl가스의 농도가 감소했다고 판별된 경우에는, 제어부(20)는, SO2가스의 도입량을 감소시킨다(스텝 S8, 도 4의 기간 T2를 참조).
루프처리에 있어서, 스텝 S3, S5, S7의 판별결과가 모두 NO인 경우, 제어부(20)는, SO2가스의 현재의 도입량을 유지한 채로, 처리를 스텝 S1로 되돌린다.
이상의 SO2가스도입처리에 의하면, 도 4에 나타낸 바와 같이, 연료의 알칼리염의 함유량이 증가하거나 감소하거나 한 경우에, 이들에 추종하도록, SO2가스의 도입량이 증가 혹은 감소하도록 제어된다. 또한, 상기의 SO2가스도입처리에 의하면, 리턴부(122)에 있어서 MCl과 SO2가스의 화학반응이 포화하도록, SO2가스가 조금 넉넉하게 도입되도록 제어된다. 예를 들면, 도 4의 기간 T1, T3의 각 종단부에 나타나는 바와 같이, SO2가스의 도입량이 많아져 화학반응량이 포화하면, HCl의 계측량이 포화하고, 그 직후에, SO2가스의 도입량이 유지된다. 또, 도 4의 기간 T2의 종단부에 나타내는 바와 같이, MCl의 감소에 추종하여 SO2가스의 도입량이 감소되어 화학반응량이 포화하면, HCl의 계측량이 포화하고, 그 직후에, SO2가스의 도입량이 유지된다.
이와 같은 제어에 의하여, 리턴부(122)에 있어서, 순환재에 부착된 MCl을 큰 비율로 SO2가스와 화학반응시킬 수 있고, 완전히 반응하지 않았던 SO2가스가 다운코머(121)를 통과하여 연도(13)에 보내지도록 되어 있다. 그리고, 연도(13)에 보내진 SO2가스는, 연도(13)의 배기가스 중에 포함되는 MCl과 화학반응하여, 연도(13) 중의 MCl을 엷게 하는 작용을 미칠 수 있다.
다만, 도 3의 처리에 있어서는, 스텝 S5의 조건 또는 스텝 S7의 조건을 충족한 경우에, SO2가스의 도입량이 감소되는 구성을 나타냈지만, 어느 일방의 조건을 충족한 경우에만, SO2가스의 도입량을 감소시키도록 구성해도 된다. 또, 다른 조건으로서, 제어부(20)는, SO2가스의 도입량을 증가시키고 있는 기간, HCl가스의 양이 평형(포화)이 되었는지 여부를 판단하도록 구성해도 된다. 그리고, 평형이 되었다고 판단한 경우, 제어부(20)는, SO2가스의 도입량의 증가를 정지하고, SO2가스의 도입량을 유지하도록 구성해도 된다. 평형을 판별하는 조건으로서는, 예를 들면 SO2가스의 증가율에 대한 HCl가스의 증가율의 비율이 임계값을 하회한 경우 등, 오차변동분을 빼서 포화를 식별할 수 있는 조건을 적용하면 된다.
이상과 같이, 실시형태 1의 순환유동층보일러(1) 및 그 운전방법에 의하면, 고기분리장치(11)에서 포집된 유동재가 체류되는 리턴부(122)에, SO2가스가 도입된다. 이로써, 화로(10)에서 배기가스에 가스상인 MCl이 많이 배출되어도, 고기분리장치(11)에 있어서 MCl을 큰 비율로 유동재에 부착시켜, 리턴부(122)에 있어서 유동재에 부착된 MCl과 SO2가스를 효율적으로 화학반응시킬 수 있다. 즉, 연도(13)의 전단(前段)에서 많은 MCl을 배기가스로부터 제거할 수 있다. 따라서, 리턴부(122)로부터 MCl이 부착된 유동재가 화로(10)로 되돌려지고, 연소에 의하여 MCl이 다시 융해되어, 배기가스로 배출되어 버리는 현상이, 현저하게 저감되어, 배기가스 중의 MCl농도를 현저하게 저감할 수 있다. 이들에 의하여, 리턴부(122)에 마련된 과열기(14b) 및 연도(13)에 마련된 과열기(14a)에 대한 알칼리염의 부착 및 알칼리염에 의한 과열기(14a, 14b)의 부식을 큰 폭으로 억제할 수 있다.
특히, 리턴부(122)에 배치된 과열기(14b)에 알칼리염이 부착되면, 알칼리염이 부착되어 부식한 부분에 유동재의 마찰이 발생함으로써, 감육(減肉)되기 쉽지만, 상기의 MCl의 저감작용에 의하여, 과열기(14b)가 감육되는 것을 현저하게 억제할 수 있다.
또, 실시형태 1의 순환유동층보일러(1)에 의하면, 리턴부(122)에 도입된 SO2가스의 일부는, 다운코머(121)를 통과하여 연도(13)에 흐른다. 이 때문에, 연도(13)를 흐르는 배기가스 중의 MCl도 SO2가스와 반응하여, 배기가스 중의 MCl농도를 보다 저감할 수 있다. 이것에 의해서도, 연도(13)에 마련되는 과열기(14a)에 대한 알칼리염의 부착 및 알칼리염에 의한 과열기(14a)의 부식을 더 억제할 수 있다.
또, 실시형태 1의 순환유동층보일러(1) 및 그 운전방법에 의하면, SO2가스의 농도와 HCl가스의 농도를 각각 계측하는 제1 계측부(126)와 제2 계측부(127)가, 다운코머(121)에 배치된다. 그리고, 이들의 계측결과에 근거하여 SO2가스의 도입량이 제어된다. 다운코머(121)에서는, 화로(10)로부터 배기가스가 들어 오지 않으므로, 배기가스의 영향이 적은 상태로, 리턴부(122)로부터 보내져 오는 SO2가스의 농도와 HCl가스의 농도를 계측할 수 있다. 따라서, 리턴부(122)에 있어서의 화학반응 후의 SO2가스의 농도와 HCl가스의 농도를 정확하게 계측할 수 있으며, 이들에 근거하여 SO2가스의 도입량을 정확하게 제어할 수 있다.
또, 실시형태 1의 순환유동층보일러(1) 및 그 운전방법에 의하면, 도 3의 스텝 S3, S5, S7의 판별결과에 근거하는 SO2가스의 도입량의 증감처리에 의하여, 안정적으로 최적인 양의 SO2가스를 도입할 수 있다.
(실시형태 2)
도 5는, 본 발명의 실시형태 2에 관한 순환유동층보일러를 나타내는 구성도이다.
실시형태 2의 순환유동층보일러(1A)는, 실시형태 1의 구성으로부터 리턴부(122)에 배치되는 과열기(14b)를 제외한 구성이며, 그 외에는 실시형태 1과 동일하다.
리턴부(122)에 있어서의 SO2가스의 도입처리는, 상술한 바와 같이, 연도(13)에 흘러가는 MCl을 큰 폭으로 저감시키는 효과를 나타낸다. 따라서, 이 도입처리에 의하여, 연도(13)에 배치되는 과열기(14a)에 대한 알칼리염의 부착 및 알칼리염에 의한 과열기(14a)의 부식을 큰 폭으로 억제할 수 있다는 효과를 나타낸다.
(실시형태 3)
도 6은, 본 발명의 실시형태 3에 관한 순환유동층보일러를 나타내는 구성도이다.
실시형태 3의 순환유동층보일러(1B)는, 굴뚝(19)으로 보내지는 배기가스의 일부에, SO2탱크(15)의 SO2가스를 혼합하여 리턴부(122)에 도입하도록 구성한 것이며, 그 외는 실시형태 1과 동일하다.
굴뚝(19)으로부터 배출된 배기가스에는, SO2가 약간 포함된다. 이것을 유효활용하기 위하여, 실시형태 3에서는, 굴뚝(19)의 전단에서 리턴부(122)까지 배관(171)이 통과되고, 굴뚝(19)으로 보내지는 배기가스의 일부가 배관(171)으로 흘러가며, 또한, 배관(171)으로 SO2탱크(15)로부터 SO2가스가 더해지도록 구성된다. 그리고, 배관(171)으로부터 리턴부(122)로 도입부(125)를 통하여 가스가 도입되도록 구성된다.
배기가스에 포함되는 SO2가스의 농도가 대략 일정하면, 제어부(20)는, 도 3과 동일한 제어에 의하여 SO2가스의 도입처리에 의하여, 리턴부(122)에 공급되는 SO2가스를 최적량으로 조정할 수 있다. 한편, 배기가스에 포함되는 SO2가스의 농도가 변화한다면, 이 농도를 계측하여, 제어부(20)가 합계 SO2가스의 도입량을 제어함으로써, 리턴부(122)에 공급되는 SO2가스를 최적량으로 조정할 수 있다.
이상, 본 발명의 각 실시형태에 대하여 설명했다. 그러나, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 실시형태에서는, 리턴부(122)에 도입하는 유황원소함유화합물로서 SO2가스를 적용한 구성을 일례로서 설명했다. 그러나, 유황원소함유화합물로서는, 황산, 혹은, 황철광 등의 황화광물 등, 알칼리염을 황화수소와 황화물로 치환할 수 있는 화합물이면, 어느 유황원소함유화합물을 이용해도 된다. 황산을 이용하는 경우, 리턴부(122)에는 액체로서 도입되고, 도입 후, 리턴부(122)에 있어서 가스로 전이한다. 또, 황철광을 이용하는 경우, 리턴부(122)에는 입상(粒狀)의 고체로서 도입되고, 도입 후, 가열에 의하여 다음 식 (2)의 반응이 발생하여, 황산화물을 리턴부(122)에서 발생시킬 수 있다. 다만, 리턴부에 유황원소함유화합물을 도입하는 도입부는, 유동재가 체류하는 영역보다 상방의 위치이며 또한 루프시일보다 상류에 마련해도 된다.
4FeS2+11O2→2Fe2O3+8SO2 (2)
또, 상기 실시형태에서는, 리턴부(122)의 도입부(125)는, SO2가스와 유동에어를 함께 도입하는 구성으로 했지만, 유동에어의 도입부와 SO2가스의 도입부가 따로 마련되어 있어도 된다. 다만, 가스 또는 유체를 리턴부에 도입하는 도입부는, 가스 또는 유체를 리턴부에 주입하는 주입부라고 불러도 된다.
또, 상기 실시형태에서는, 제1 계측부(126)와 제2 계측부(127)의 계측결과에 근거하여, 계측결과가 소정의 조건을 충족시킨 직후에 제어부(20)가 SO2가스의 증감 또는 유지를 전환하는 제어방법을 나타냈다. 그러나, 제어부(20)는, 예를 들면 PID(Proportional-Integral-Differential)제어에 의하여, 계측결과에 근거한 SO2가스의 도입량을 제어해도 된다. 또, 제어부(20)는, 제1 계측부(126)의 계측결과만을 이용하거나, 혹은, 제1 계측부(126)의 계측결과와 HCl 이외의 물질의 농도계측결과를 이용하여, SO2가스의 도입량을 제어해도 된다. 그 외에, 실시형태에서 나타내는 세부는, 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하다.
본 발명은, 순환유동층보일러 및 그 운전방법에 이용할 수 있다.
1, 1A, 1B 순환유동층보일러
10 화로
11 고기분리장치
12 순환부
13 연도
14a, 14b 과열기
15 SO2탱크
16 유량가변밸브
19 굴뚝
20 제어부
121 다운코머
122 리턴부
123 칸막이
124 리턴슈트
125 도입부
126 제1 계측부
127 제2 계측부
171 배관

Claims (8)

  1. 화로와,
    상기 화로로부터 배출된 고체입자를 포집하는 고기분리장치와,
    상기 고기분리장치에서 포집된 고체입자가, 상기 화로 내로 되돌려지기 전에 체류되는 리턴부와,
    상기 리턴부에 유황원소함유화합물을 도입하는 도입부와,
    상기 고기분리장치와 상기 리턴부의 사이의 통로에서 상기 유황원소함유화합물의 농도를 계측하는 제1 계측부와,
    상기 제1 계측부의 계측결과를 이용하여 상기 유황원소함유화합물의 도입량을 제어하는 제어부를 구비하는 순환유동층보일러.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 통로에서 염화수소의 농도를 계측하는 제2 계측부를 더 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 제1 계측부의 계측결과와 상기 제2 계측부의 계측결과를 이용하여 상기 유황원소함유화합물의 도입량을 제어하는, 순환유동층보일러.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 유황원소함유화합물의 도입량의 증가 중에 상기 통로의 염화수소의 양이 평형이 되었다고 판단한 경우, 혹은, 상기 통로의 상기 유황원소함유화합물의 양이 미리 설정된 설정하한값으로부터 설정상한값의 사이에 있다고 판단한 경우에, 상기 유황원소함유화합물의 도입량을 유지하고,
    상기 통로의 상기 유황원소함유화합물의 양이 상기 설정하한값보다 낮아졌다고 판단한 경우에, 상기 유황원소함유화합물의 도입량을 증가시키며,
    상기 통로의 상기 유황원소함유화합물의 양이 상기 설정상한값보다 높아졌다고 판단한 경우, 혹은, 상기 통로의 상기 염화수소의 양이 감소했다고 판단한 경우에, 상기 유황원소함유화합물의 도입량을 감소시키는, 순환유동층보일러.
  4. 화로와, 상기 화로로부터 배출된 고체입자를 포집하는 고기분리장치와, 상기 고기분리장치에서 포집된 고체입자가 상기 화로 내로 되돌려지기 전에 체류되는 리턴부를 구비하는 순환유동층보일러의 운전방법으로서,
    상기 리턴부에 유황원소함유화합물을 도입하고,
    상기 고기분리장치와 상기 리턴부의 사이의 통로에서 상기 유황원소함유화합물의 농도를 계측하고,
    상기 유황원소함유화합물의 농도의 계측결과를 이용하여 상기 유황원소함유화합물의 도입량을 제어하는 순환유동층보일러의 운전방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 통로에서 염화수소의 농도를 계측하고,
    상기 유황원소함유화합물의 농도의 계측결과와 염화수소의 농도의 계측결과를 이용하여 상기 유황원소함유화합물의 도입량을 제어하는, 순환유동층보일러의 운전방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 유황원소함유화합물의 도입량의 증가 중에 상기 통로의 염화수소의 양이 평형이 된 경우, 혹은, 상기 통로의 상기 유황원소함유화합물의 양이 미리 설정된 설정하한값으로부터 설정상한값의 사이에 있는 경우에, 상기 유황원소함유화합물의 도입량을 유지하고,
    상기 통로의 상기 유황원소함유화합물의 양이 상기 설정하한값보다 낮아진 경우에, 상기 유황원소함유화합물의 도입량을 증가시키며,
    상기 통로의 상기 유황원소함유화합물의 양이 상기 설정상한값보다 높아진 경우, 혹은, 상기 통로의 상기 염화수소의 양이 감소한 경우에, 상기 유황원소함유화합물의 도입량을 감소시키는, 순환유동층보일러의 운전방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
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