KR19980702915A - 연소그레이트 및 그 최적조작방법 - Google Patents

Abstract

연소그레이트는 그 전부 또는 일부가 조절회로에 의하여 가스냉각 또는 유체 냉각된다. 여기서, 조절 밸브는 그레이트 온도, 적어도 하나의 그레이트 바의 온도 또는 연소 공기 온도일 수 있고, 특히 그레이트 밑의 블라스트 온도일 수 있다. 조절 회로의 표준 값은 단위 시간당 냉각수 유속 및/또는 냉각수 온도이다. 조절 회로는 폐쇄되어 있다. 상기 연소 그레이트는 광범위한 연료에 의한 최선의 조작을 가능하게 하여 상기 장치의 일부분, 특히 그레이트 요소는 거의 응력이 없이 지지되고 수명이 길다.

Description

연소그레이트 및 그 최적조작방법

[발명의 상세한 설명]

본 발명은 연소그레이트(grate) 및 그 조작을 최적하게 하기 위한 방법에 관한 것이다.

가정쓰레기, 산업쓰레기, 나무조각, 고체연료, 다공질연료, 액체연료 등과 같은 여러 가지의 연료와 고·저점화성을 가진 연료를 연소시키기 위하여, 기계적 그레이트 및 냉각되는 또는 냉각되지 아니하는 내화성 측벽으로 형성되는 보일러실을 이용하는 것은 이미 공지되어 있다.

이러한 설비는 각 연료별로 조작되게 형성할 수 없으며, 이로 인하여, 이러한 설비중 일부그레이트가 고장이 나고, 수명이 짧아지는 단점이 있다.

그레이트 커버를 공기깔때기내를 흐르는 연소용 공기에 의하여 냉각시키거나, 그레이트 커버를 그레이트 바(bar)와 안내판으로 구성되는 챔버(chamber)를 통하여 보일러실로 밀려들어가는 연소용 공기에 의하여 강제냉각시키는 것과 같은 그레이트 바 냉각도 이미 공지되어 있다.

이와 같은 공지된 냉각방법은 연소용 공기의 양에 따라 달라지며, 보일러실의 배기구(air outlet)는 재, 고체금속, 슬러그 등에 의하여 페색된다. 이로 인하여, 해당커버의 냉각이 더 이상 보장되지 아니한다. 이에 의하여, 고장이 생길 수 있다. 이러한 냉각방법은 또한 연소용 공기의 양이 우선적으로 방법상의 기능을 가지며, 냉각기능은 수행할 필요가 없다는 단점을 가진다. 냉각작용에 따른 연소용 공기량의 변경은 더 이상 실시할 수 없다. 이러한 경우에는, 그레이트, 커버의 냉각 작용도 보장할 수 없다.

그레이트 커버의 수냉방법도 공지되어 있는 바, 여기에서는 그레이트 커버를 냉각시키기 위한 일정량의 물이, 연료의 발열량에 관계없이, 그레이트 커버를 거의 일정한 온도로 유지한다. 이러한 방법은 보일러실이 열을 빼앗기 때문에, 발열량이 낮은 연료를 연소시키는 때에는 단점이 있다. 이러한 경우에는, 연소를 위하여 주형커버의 더 높은 온도가 유리하다.

본 발명의 전술한 단점을 제거하는 것이다.

본 발명을 첨부도면에 의하여 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

[도면의 간단한 설명]

도 1은 조절회로가 달린 공냉식/수냉식 연소그레이트의 냉각방식을 개략적으로 도시한 도면,

도 2는 공급그레이트의 측면도,

도 3은 도 2와 유사한 도면으로서, 하나의 그레이트구역을 확대도시한 도면,

도 4는 도 3의 선(Ⅳ-Ⅳ)에 따라 도시한 단면도,

도 5는 앞 부분의 일부가 절개된 공냉식/수냉식 그레이트 바의 측면투시고,

도 6은 제5도에 도시된 공냉식/수냉식 그레이트 바의 측후면투시도,

도 7은 측벽이 제거된 나선형 그레이트 바 및 금속호스 연결관을 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 7는 본 발명에 의하여, 기능상 공급그레이트로서 형성된 하나의 공냉식/수냉식 연소그레이트를 도시한 것이다. 그러나, 본 발명은 열분해그레이트, 가스제거그레이트, 기화그레이트, 연소그레이트, 고온연소그레이트, 냉각그레이트, 운송그레이트, 역류그레이트, 대향드러스트 그레이트, 역드러스트 그레이트, 원통 그레이트, 등과 같은 다른 그레이트실시에서도, 문제없이 응용할 수 있다.

도 1에 개략적으로 도시된 공급그레이트(1)는 연료와 그 연소로부터 생기는 슬래그를 보일러실을 통하여 운반하는 동시에, 연소용 공기의 연결관으로서 기능하는데 이용된다.

그레이트는 수평으로 또는 경사지게 배치되어 있는 다수의 구역으로 구성되어 있다. 몇 개의 구역이 동일평면상에 놓이거나, 하나의 캠버(camber)에 의하여 서로 분리될 수 있다.

각 그레이트는 고정그레이트바(3)와 가동그레이트바(2)가 달려있는 고정 및 가동그레이트단(段)으로 구성되어 있다. 가동단이 가변행정수에 의하여 전후로 움직이고, 이에 의하여 연료가 운반 및 사용된다. 행정(stroke)의 수는 연료 및 연소 과정에 따라달라진다. 연소는 연소용 공기, 이른 바, 하부통풍이 그레이트 커버(22)(도 2) 내의 갭을 통하여 아래로부터 보일러실내로 취입되는 연료층에서 행하여진다. 이때, 열교환기를 거쳐 조절회로와 작용상 결합되는 연소용 공기는 동시에 그레이트 커버(22)를 냉각시키는데에도 이용된다. 몇개의 그레이트 바(2,3) 사이의 갭은 미연소물이 최소한으로 적게 떨어지도록, 작게 하여야 한다. 이러한 갭은 그레이트 커버의 평면 전체에 걸쳐 균일하게 배분되어 있다.

단일그레이트구역(20)의 가동그레이트커버(22)의 행정길이 및 행정속도는 보일러실내의 그레이트(1)상의 열방출에 따라 조정된다.

그러므로, 그레이트 커버(22)의 기능은 다음과 같이 정의된다.

그레이트 커버(22)는 보일러실을 거쳐 연료를 운반한다.

그레이트 바(22)는 하부통풍용 공기분배장치로서 이용된다.

그레이트 바(22)는 고도의 열부하를 받으며, 수리를 하여야 하는 경우에는, 부품구입비가 비싸고, 휴지시간이 오래 걸리기 때문에, 수명이 길고, 조작상의 안전성이 높아야 한다.

공급그레이트(1)용의 냉각유체는 분배기(5)를 거쳐 공급되고, 그레이트 바(2,3)를 관류한 후, 저수조(6)내에 모인 다음에, 환류된다. 냉각유체로서는 물뿐아니라, 예를 들면 특정한 오일과 같은 비등점이 높은 유체도 제공할 수 있다. 그러나, 도 1에 도시된 조절장치에 의하여 유체를 가열함으로써, 이러한 유체가 공급 그레이트(1)를 관류할 때, 경우에 따라서는 열을 그레이트에 제공할 수 있다.

도 1에 도시된 냉각수흐름도에 의하여, 냉각수 또는 그레이트를 관류하는 유체가 열교환기내에서 냉각되거나, 가열된다는 것을 알 수 있다.

물의 순환망내의 또하나의 열교환기는 하부통풍을 가열 또는 냉각하는데 이용된다. 온도센서 또는 온도측정점을 설치 또는 설정함으로써, 보일러실내의 원하는 온도, 특히 그레이트(1)를 떠난 후의 하부통풍의 온도를 측정할 수 있다. 연료의 종류에 적합한 예정된 조절프로그램에 의하여, 그레이트를 관류하는 유체를 적당히 조절함으로써, 하부통풍의 온도를 높이거나, 내릴 수 있다.

이러한 방식에 의하여, 하부통풍의 양에 영향을 줌이 없이, 하부통풍이 온도를 관류매질로 예정된 범위 안에서 변동시킬 수 있다.

도 1에 도시된 냉각수순환도에는 조절부재의 적당한 브리징(바이패스)을 행함으로서 조절부재를 차단하는데 필요한 관류전류기자(through-flow armature)도 제공되어 있다.

냉각제의 흐름은 화살표로 표시되어 있다.

도 2는 3개의 그레이트구역(20)이 제공된 공급그레이트(1)를 도시한 것이다.

그레이트 바(2,3)는 그레이트 슬라이드(21)상에 놓여있고, 보일러실 쪽으로 향하여 있는 그레이트 커버(22)가 제공되어 있다. 공급그레이트(1)의 하측면에는 공기구역(24)을 확정하는 공기깔때기(23)가 제공되어 있다.

도 3은 고정그레이트단(27)과 가동그레이트단(28)이 달린 그레이트의 측면확대도이다. 냉각제를 고정그레이트단으로 안내하기 위하여 도관(30)이 이용되고, 냉각제를 가동그레이트단(28)으로 안내하기 위하여 도관(31)이 이용된다. 도 3는 가동그레이트단(28)의 변위를 참작한 급수실린더(23)도 도시되어 있다.

도 4는 도 3에 도시된 그레이트를 선(Ⅳ-Ⅳ)에 따라 취한 단면도이며, 여기에서도 2개의 도관(30,31)이 도시되어 있고, 그외에도 관류용의 배수관(35,36)도 도시되어 있다.

도 5 및 도 6은 간단히 실시되는 공/수냉식 그레이트 바를 상세히 도시한 투시도이다. 여기에서는 하나의 가동그레이트바(2) 또는 고정그레이트바(3)가 중요할 수 있다. 그레이트 커버가 달린 이러한 그레이트 바에는 그 내부에 하나의 분리벽(40)이 제공되어 있기 때문에, 세로방향으로 제1냉각챔버(41)와 이에 대하여 평행으로 놓여있는 제2챔버(42)가 생기게 된다. 그레이트 바(2 또는 3)의 전단부에는 물의 관류공(43이 있다. 이러한 관수공은 2개의 냉각챔버(41,42) 사이를 연결시킨다. 각 냉각챔버내에는 분리벽(40)에 대하여 평행으로 배치되어 있고, 열교환을 증진시키는 파상안내판(45)이 있다.

그레이트 바(2,3)는 그레이트회전축(46)상에 선회할 수 있게 장착되어 있다. 그레이트회전축 바로 아래에는 그레이트회전축을 지지하는 분배기(48)가 있고, 이 분배기 밑에는, 냉각수관(50) 및 온수환류관(51)과 관련하여, 냉각제가 그레이트 바를 관류할 수 있게 하는 저수조(47)가 있다.

사용상태 및 비사용상태에 있을 때, 그레이트에서의 온도차가 크게 생기고, 그레이트 바(2)가 이동하기 때문에, 냉각수관 및 환류관(50,51)에는 나선스프링 모양의 코일, 이른바, 온도보상요소(52)가 제공되어 있다.

냉각시스템은 이러한 배열에 의하여, 휴지상태뿐 아니라, 운전상태에 있어서도, 결합위치에 단단히 유지되어 있다.

도 7은 그레이트바 지지물(61)상에 선회할 수 있게 장착되어 있는 나선그레이트바(60)를 도시한 것이다. 이러한 그레이트바 지지물(61) 아래에는 저수조(63)와 결합되어 있는 냉각수분배기(62)가 받치고 있다. 이 경우에는, 금속호스로 구성된 연결관(68)이 제공되어 있고, 이 연결관은 관류매질을 위한 열응력없는 연결을 보장한다.

나선그레이트바(60)에 있어서, 그 전단부에는 하나의 베어링 부시(70)가 제공되어 있기 때문에, 그레이트 커버(22)가 분균일하게 마모되는 경우에는, 이에 따라 나선그레이트바(60)가 회전하여, 앞쪽의 베어링 부시(70)가 그레이트바 지지물(61)상에 놓일 수 있게 된다. 나선그레이트바(60)의 전단부에는 도시된 바와 같이, 대응하는 결합 및 접합점이 제공되어 있다.

공기 또는 물에 의하여 냉각되는 그레이트 커버는 전술한 배열과 제공된 조절회로에 의하여, 그레이트 커버의 공지된 조작상의 고장과 마모를 대폭적으로 배제할 수 있도록, 연소그레이트의 열과부하의 영향이 국소적으로 또는 그레이트의 전면에 걸쳐 제한된다. 이것은 도 1에 의하여 설명된 바와 같이, 그레이트 커버의 공기/물냉각에 의한 것이다. 이때, 냉각은 냉각수의 양, 냉각수의 온도 및 그레이트에 대한 열방출 등에 따라 행하여진다. 이를 위하여, 이미 설명한 바와 같이, 온도센서 또는 온도측정기기에 의하여 온도를 조절한다.

본 발명의 또다른 특징은 쓰레기를 저연소가로 연소할 때, 유체순환로에서 그레이트 바로 방출되는 열이, 그레이트 바와 그레이트 바의 체적에 의하여 상당히 집약되어 있는 연소용 공기 사이의 열교환에 의하여, 연소용 공기에 제공됨으로서, 그레이트상에 놓여있는 쓰레기의 연소가 축적되는 것이다.

쓰레기를 높은 연소가(燃燒價)로 연소시키는 때에는, 해당그레이트부분에는 냉각유체에 의하여 대량의 열이 방출되나, 반대로, 쓰레기를 저연소가로 연소시키는 때에는, 그레이트 커버내로 소량의 열이 배출되며, 이는 모든 경우에 있어서, 연소과정을 촉진시키기 위하여, 연소용 공기를 가열하는데 이용된다. 보일러실측에서, 그레이트에 대한 열방출보다 더 적은 비열을 방출하여, 냉각수의 양을 크게 감소시켜서, 냉각수의 온도를 크게 높임으로써, 연소용 공기에 더 많은 양의 열을 제공하고, 이에 의하여 공기의 온도를 상승시킬 수 있다. 따라서, 더 많은 열이 그레이트 바로부터 연소용 공기로 전달된다.

높은 연소가뿐 아니라, 낮은 연소가로 쓰레기를 연소하는 경우에는, 연소용 공기가 필요로 하는 때에는 방출되는 열을 다시 공급할 수 있기 때문에, 냉각에 의한 이득을 얻을 수 있다.

이러한 의미에서, 냉각기능과 처리기능을 분리한다는 것은 새로운 것이며, 따라서, 처리기술상 그레이트 아래에서 연소용 공기(하부통풍)의 양을 변동시키는 때에는, 고장이 생기지 아니하도록, 그레이트 커버의 냉각작용에 영향을 줄 수 있다.

Claims (18)

1. 연소그레이트로서, 그 전부 또는 일부가 조절회로에 의하여 가스냉각 또는 유체냉각되는 것을 특징으로 하는 연소그레이트.(도1)
2. 제1항에 있어서, 그레이트의 온도가 조절되는 것을 특징으로 하는 연소그레이트.
3. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 그레이트 바의 온도가 조절되는 것을 특징으로 하는 연소그레이트.
4. 제1항에 있어서, 연소용 공기, 특히 하부통풍의 온도가 조절되는 것을 특징으로 하는 연소그레이트.
5. 제1항 내지 제4항 중 한 항에 있어서, 냉각수의 시간단위당 관류량 또는 냉각수의 온도가 조절회로에서 조절되는 것을 특징으로 하는 연소그레이트.
6. 제1항 내지 제5항 중 한 항에 있어서, 조절회로가 폐쇄되어 있는 것을 특징으로 하는 연소그레이트.
7. 제1항 내지 제6항 중 한 항에 있어서, 유체를 안내하고, 특히 유체가 이동하는 판(50,51)에, 열팽창보상수단(52), 특히 나사스프링 모양의 코일이 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 연소그레이트.
8. 제1항 내지 제7항 중 한 항에 있어서, 유체를 안내하는 연결관이 금속호스(68)로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연소그레이트.
9. 제1항 내지 제8항 중 한 항에 있어서, 조절회로에, 유체량 또는 온도조절기에 작용하는 적어도 하나의 연소공기용 온도강하기가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 연소그레이트. (도1)
10. 제1항 내지 제9항 중 한 항에 있어서, 조절회로에, 적어도 하나의 냉각유체용 열교환기와 하나의 연소공기용 열교환기가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 연소그레이트.(도 1)
11. 제1항 내지 제10항 중 한 항에 있어서, 조절회로에, 하나의 회전펌프와 유체순환로내의 적어도 하나의 조절밸브가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 연소그레이트.(도 1)
12. 제1항 내지 제11항 중 한 항에 있어서, 조절회로내에 하나의 바이패스가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 연소그레이트. (도1)
13. 제1항 내지 제12항 중 한 항에 있어서, 그레이트 바(2,3)에 파형교환기(45)가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 연소그레이트.
14. 제1항 내지 제13항 중 한 항에 있어서, 분배기(47,48)가 회전축(46)용 지지물로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연소그레이트.
15. 제1항 내지 제14항 중 한 항에 있어서, 그레이트 바가 나선형 교호바(60)로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연소그레이트.
16. 제1항 내지 제15항 중 한 항에 의한 연소그레이트의 조작을 최적으로 하기 위한 방법으로서, 가스로 작동되는 그레이트의 영역내에, 하나 이상의 온도계를 배치하고, 시간단위당 관류량이나, 그레이트 바를 직접으로 스쳐지나가는 유체의 온도를 조절하기 위하여, 그 온도를 이용하는 것을 특징으로 하는 연소그레이트.
17. 제16항에 있어서, 조절회로내에, 하나의 유체용 관류측정기와 하나의 열교환기가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제16항 또는 제17항 중 한 항에 있어서, 가스 또는 유체가 그레이트를 스쳐지나가게 하고, 유체에 의하여 그레이트의 온도 또는 그레이트를 스치고 지나가는 가스의 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 방법.