KR20010030387A

KR20010030387A - 고체물질 소각용 화격자 및, 노 챔버용 화격자의 수냉 방법

Info

Publication number: KR20010030387A
Application number: KR1020000054077A
Authority: KR
Inventors: 퀸쯔리막스; 뤼에그한스; 찌글러게오르크
Original assignee: 에이비비 (슈바이쯔) 아게
Priority date: 1999-09-13
Filing date: 2000-09-14
Publication date: 2001-04-16
Also published as: DE19943665B4; EP1085264A1; DE19943665A1; EP1085264B1; NO323854B1; DE50011615D1; KR100659956B1; ATE310209T1; TW550362B; NO20004547L; JP2001124324A; NO20004547D0

Abstract

본 발명은, 물(15)을 이용하여 노 챔버(2)용 화격자(1)를 냉각시키는 방법으로서, 상기 노 챔버(2)의 하류측에 연결된 폐열 가열기(3)에는, 급수 펌프(25) 및 급수 조절 밸브(26)를 구비한 급수 라인(22)을 통하여 급수(23)가 제공되고, 상기 화격자(1)는 필수적으로, 서로 이웃하게 행(10)으로 배열된 복수의 화격자-커버 유닛(11)과, 측벽(12)과, 가능하게는 중앙 비임(13) 및 드롭축을 포함하며, 상기 냉각수(15)가 냉각 채널(14)을 따라 수용된다. 상기 방법은, 급수(23)의 일부분이, 급수 펌프(25)의 하류측 및 급수 조절 밸브(26)의 상류측에 있는 급수 라인(22)으로부터 분기되어, 1 이상의 압력-강하 지점(20)을 경유하고 뒤이어서 냉각수(15)로서 냉각 채널(14)로 공급되며, 상기 냉각수(15)가, 상기 냉각 채널(14)을 따라 흐르는 동안 적어도 거의 포화 증기의 온도까지 가열되고 이어서 제거기(24, 27, 28, 34, 35)로 공급되는 것을 특징으로 한다.

Description

고체물질 소각용 화격자 및, 노 챔버용 화격자의 수냉 방법 {METHOD OF COOLING A GRATE FOR A FURNACE CHAMBER BY MEANS OF WATER AS WELL AS A GRATE FOR THE INCINERATION OF SOLID MATERIALS}

본 발명은, 노 챔버용 화격자의 수냉 방법과, 고체물질, 더 상세하게는 가정용 및 일반 쓰레기와 같은 폐기물의 소각용 화격자에 관한 것으로서, 이 소각용 화격자에는, 서로 이웃하게 행으로 배열되어 수냉되는 화격자-커버 유닛이 포함된다.

종래 기술에는, 예컨대 폐기물과 같은 조각 형태의 고체물질을, 일차 공기가 공급되는 연소실과 이차 공기가 공급되는 하류측의 이차 연소실에서 소각시키는 방법이 공지되어 있다. 이것은 보통 상기 고체물질을 소각 화격자상에서 변환시키는 것과 관련이 있다. 이러한 유형의 화격자는, 서로 앞뒤로 배열되고 지붕 타일과 같은 방법으로 포개지는 복수의 화격자 행으로 이루어지고, 고정 및 이동가능한 행들이 번갈아 배열된다. 상기 행들은, 예컨대 서로 밀접하게 연결된 좁은 화격자 바아와 같은 화격자-커버 유닛에 의해서, 또는 더 넓은 화격자 판에 의해서 형성된다.

공냉식 소각 화격자의 경우에, 일차 공기가 화격자의 아래에 공급되어 상기 화격자 아래 영역에서부터 화격자 커버에 있는 개구를 통하여 그 위에 있는 고체 물질층으로 흐른다. 이로 인해 화격자 커버가 냉각된다 (Thome Kozmiensky, K. J.: 폐기물 열처리, 에 에프-페어라크 퓌어 에네르기- 운트 움벨트테크닉 게엠베하(EF-Verlag fur Energie- und Umwelttechnik GmbH), 1994년 2판, 157 페이지). 결과적으로 상기 소각 공기는 첫째로 냉각용으로 사용되고 이어서 소각용으로 사용된다. 상기 소각 공기와 냉각 공기가 결합됨으로써, 화격자의 사용면적을 불리하게 제한하는, 연소 제어와 냉각 제어 사이의 절충이 받아들여져야 한다. 게다가, 소각 공기 덕트/슬롯은 연소 폐기물과 직접적으로 접촉하기 때문에 쉽게 막힌다. 이러한 막힘은 또한 냉각 공기를 차단하게 되고, 따라서 냉각이 실패하게 된다.

별도의 공기 회로에 의해 열이 제거되는 화격자 냉각 시스템은 다음과 같은 단점을 갖는다:

- 필요한 양의 공기는 다량의 공기 공급 및 공기 배출 라인을 필요로 하기 때문에, 상기 라인이 상기 화격자 구조와 일체화되기가 어렵다.

- 충분히 양호한 열전달을 달성하도록 판에서의 냉각 공기의 기체 속도가 높아야 하기 때문에, 냉각 공기 펌프에 필요한 전력이 매우 크며, 결과적으로 압력 강하도 같은 방법으로 크게 된다.

예컨대, EP 0 621 449 B1, EP 0 757 206, 및 DE 44 00 992 C1 에 개시된 것처럼, 공냉식 소각 화격자뿐만 아니라, 일차 공기로부터 분리된 냉각수 시스템을 구비한 수냉식 소각 화격자가 또한 공지되어 있다.

100℃ 이하의 수온에서 열을 제거하는 화격자 냉각 시스템은 다음과 같은 단점을 갖는다:

- 저온 레벨로 인해, 제거된 열의 양을 이용하는 것이 어렵거나 또는 전혀 불가능하다.

- 열 제거기 구성요소의 고장 또는 실패의 경우에도 냉각을 보장하기 위하여, 비상 냉각 시스템이 사용되어야 하고, 이는 부가적인 투자 비용을 야기한다.

- 냉각을 국부적으로 불가능하게 만들어 위험한 증기 쇼크를 초래할 수도 있는 증기 쿠션이 화격자 판/화격자 바아에서 형성되는 것을 방지하도록 적절한 조치가 취해져야 한다.

- 급수 및 배수가, 손상을 받기 쉬운 가요성 호스를 통하여 이루어진다.

- 화격자의 온도가 언제나 상대적으로 저온이기 때문에, 더 나은 소각을 위해 공기 예열기를 통하여 공급되는 열 에너지의 상당한 부분이 폐기물 층으로 공급되는 대신에 냉각수로 공급된다.

100℃ 보다 높은 수온에서 열을 제거하는 화격자 냉각 시스템(수압 〉 1 bar)은 다음과 같은 단점을 갖는다:

- 제거된 열의 양을 이용하는 것이 가능하지만, 일반적으로 열 교환기가 요구된다. 만일 열이 외부, 예컨대 지역 가열 시스템으로 배출되면, 상기 화격자 냉각과 지역 가열이 언제나 동시에 일어나지는 않는다.

- 열 제거기 구성요소의 고장 또는 실패의 경우에도, 냉각을 보장하기 위하여 비상 냉각 시스템이 사용되어야 하고, 이는 부가적인 투자 비용을 야기한다.

- 화격자의 온도가 언제나 상대적으로 저온이기 때문에, 더 나은 소각을 위해 공기 예비가열기를 통하여 공급되는 열 에너지의 상당한 부분이 폐기물 층으로 공급되는 대신에 냉각수로 공급된다.

예컨대 DE 195 08 899 A1 에 공지된 것처럼, 가열기 물로써 드럼으로부터 열을 제거하는 화격자 냉각 시스템( 약 40 bar 의 수압으로써, 자연 순환 또는 강제 순환에 의해 냉각이 일어난다)은 다음과 같은 단점을 갖는다:

- 물의 속도가 느리기 때문에, 증기 쿠션의 형성이 불가피하며, 따라서 국부적인 냉각이 불가능해진다. 이러한 문제는 순환 펌프로써 해결될 수 있지만, 이것은, 한편으로는 시스템을 더욱 비싸게 만들고, 다른 한편으로는 시스템의 작동 신뢰성을 펌프의 기능에 의존하게 만든다.

- 물의 온도 및 압력이 너무 높기 때문에, 급수 및 배수가 가요성 호스를 통하여 일어날 수 없다. 자연 순환은, 순환하는 물의 공급 및 배출을 위해 상대적으로 큰 관을 필요로 한다. 이러한 큰 관으로는, 움직이는 관의 행들에 물을 공급하는 것이 사실상 불가능하다.

본 발명은 상기 단점들을 회피하도록 시도한다. 본 발명의 목적은, 노 챔버용 화격자를 수냉시키는 간단하고 효율적인 방법 및, 이러한 목적을 위해 적합한 고체물질 소각용 화격자를 개발해서, 냉각수가 언제나 충분한 압력 및 만족스러운 질을 가지며 충분한 양으로 이용가능하도록 보장하여, 비상 냉각 시스템 없이도 냉각이 가능하게 하는 것이다. 상기 화격자는 비싸지 않은 재료로 제조될 수 있도록 되어있다. 게다가, 이동가능하며 고정된 화격자 바아의 행들과는 별도로, 화격자의 중앙 비임(beam), 측부 종단판, 및 드롭축(drop shaft)이 같은 방법으로 냉각될 수 있도록 되어있다. 상기 열 제거는 모든 작동 경우에도 보장된다.

본 발명에 따르면, 특허 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 방법의 경우에 상기 목적은, 공급되는 물의 일부를, 급수 펌프의 하류측 및 급수 조절 밸브의 상류측 급수 라인에서부터 분기시켜, 1 이상의 압력 강하 지점을 경유시키고, 이어서 냉각수로서 화격자의 화격자-커버 유닛, 중앙 비임, 측벽, 및 드롭축에서의 냉각 채널로 공급하여, 상기 냉각수가 냉각 채널을 따라 흐를 때 적어도 포화증기의 온도까지 가열되고 이어서 제거기로 공급되게 함으로써 달성된다.

급수(물의 준비, 물의 저장, 가열기 공급 펌프)가 만족스럽도록 기능하는 것은 가열기의 모든 작동에 있어서 필수불가결한 전제조건이기 때문에, 이러한 급수를 보장하도록 언제나 많은 노력이 이루어진다. 소각 화격자를 위한 냉각수가 상기 신뢰성 있는 수원(source)으로부터 유도된다는 사실, 즉 완전히 탈염 및 탈기되어 가열기에 공급되는 물이 상기 화격자용의 냉각수로서 사용된다는 사실은, 충분한 압력 및 만족스러운 질을 갖는 냉각수가 언제나 충분하게 이용될 수 있도록 유리하게 보장됨을 의미한다.

또한 유리하게도, 본 발명에 따르면, 현존하는 화격자 연소 시스템을 화격자 냉각 시스템으로 변환할 때, 급수 펌프에 의해 운반된 물의 양이 증가되지 않기 때문에, 부가적으로 큰 노력 없이 상기 냉각 시스템이 현존하는 급수 펌프에 연결된다. 또한 유리하게도, 제거된 열의 양이 가열기의 드럼으로 배출되도록 하는 것이 언제나 가능하기 때문에, 비상 냉각 시스템 없이 냉각하는 것이 가능하다.

특허 청구항 제 7 항의 전제부에 따른 화격자의 경우에 본 발명의 목적은, 비교적 작은 내경을 가져서 물 및 증기의 어떠한 분리도 일어나지 않도록 그 최대 크기가 설계된 냉각 채널과, 이 냉각 채널의 내경보다 더 작은 내경을 갖는, 화격작의 이동 부분과의 연결 라인(공급 및 배출 라인)에 의해 달성된다. 상기 공급 라인은 급수 펌프와 급수 조절 밸브 사이에서 급수 라인으로 연결되고, 상기 공급 라인에는 1 이상의 압력 강하 지점이 배열된다.

본 발명의 장점은, 전체적으로 민감한 증발열 및 증발열의 일부분이 사용되기 때문에, 단지 적은 물로써 냉각 시스템이 작동될 수 있다는 것이다. 그래서, 냉각관이 또한 단지 작은 직경을 가질 수 있다. 이것은 차례로 증기/물 분리의 위험이 존재하지 않는 장점을 갖는다.

100% 신뢰성 있는 급수 덕택으로 어떠한 비상 작동 성질도 상기 화격자-커버 유닛을 위해 보장될 필요가 없기 때문에, 비싼 고합금강 주조물이 화격자-커버 유닛을 주조하기 위해 사용될 필요가 없으며, 이는 비용의 절감을 가져온다.

가열된 냉각수 또는 냉각수/증기 혼합물의 제거기로서 사용되는 장치는, 가열기의 드럼( 그러면 냉각이 드럼의 압력 및 온도 레벨로 일어나고, 화격자-커버 유닛의 행에 있는 냉각수의 온도 및 물질의 온도는 대략 일정하게 된다), 또는 생성된 증기압이 드럼 압력보다 낮아서 유리하게도 화격자-커버 유닛의 온도를 더 낮게 하는, 지역적인 열 공급기, 급수 탱크, 공기 예열기와 같은 다른 제거기가 적합하다.

또한, 냉각수/증기 혼합물이 증기 분리기로 공급되고, 분리된 증기는 드럼으로 통과되고 남아있는 포화된 물은 공급되는 물로 다시 보내지는 것이 유리하다. 게다가, 냉각수는 이런 방법으로 예열될 수 있다.

1 이상의 압력-강하 지점에서는, 급수 펌프의 출구와 드럼의 입구 사이에서 일어나는 압력 강하의 1/4 이상에 달하는 압력 강하가 냉각수에서 생성되는 것이 유리하다. 이런 방법으로, 대략 일정한 냉각수 유동이 모든 냉각 회로에서 달성된다.

또한, 상기 압력-강하 지점으로서 오리피스 판, 얇은 관, 또는 밸브가 사용되는 것이 적합하며, 밸브는 값이 비싼 단점을 갖는다.

냉각수 공급 및 배출 라인은 1 개 이상의 확장 회로를 갖도록 설계되는 것이 유리하다. 상기 라인들의 작은 직경 및 상기 배열된 확장 회로로 인해서 결과적으로, 어떠한 문제점 없이, 움직이는 화격자-커버 유닛 또는 부분적인 화격자의 열팽창 및 이동을 보정하는 것이 가능하다.

마지막으로, 그 수가 냉각될 부분의 열 부하에 따르는 복수의 병렬 냉각 회로는 화격자-커버 유닛의 행마다 제공되는 것이 적합하다.

도 1 은 개략적으로 도시된 폐기물 소각 공장의 종방향 단면도.

도 2 는, 가열기의 드럼이, 가열된 냉각수 또는 물/증기 혼합물의 제거기로서 작용하고, 밸브가 압력-강하 지점으로서 사용되는, 본 발명에 따른 제 1 변형예에서의 하류측 가열기를 구비한 수냉식 화격자의 냉각 시스템의 개략도.

도 3 은, 가열기의 드럼이, 가열된 냉각수 또는 물/증기 혼합물의 제거기로서 작용하고, 오리피스 판이 압력-강하 지점으로서 사용되는, 본 발명에 따른 제 2 변형예에서의 하류측 가열기를 구비한 수냉식 화격자의 냉각 시스템의 개략도.

도 4 는, 본 발명에 따른 제 3 변형예로서, 급수 탱크가, 가열된 냉각수 또는 물/증기 혼합물의 제거기로서 작용하는, 도 2 와 유사한 도면.

도 5 는, 본 발명에 따른 제 4 변형에로서, 공기 예열기가, 가열된 냉각수 또는 물/증기 혼합물의 제거기로서 작용하는, 도 2 와 유사한 도면.

도 6 은, 본 발명에 따른 제 5 변형예로서, 증기는 드럼내로 통과되고 포화된 물은 공급되는 물로 통과되는 증기 분리기가 물/증기 혼합물의 제거기로서 작용하는, 도 2 와 유사한 도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 화격자 2 : 노 챔버

3 : 폐열 가열기 4 : 개방 통로

5 : 클러스터 통로

6 : 소각될 물질, 고체 물질(폐기물)

7 : 일차 공기 8 : 이차 공기

9 : 배출 가스 10 : 화격자-커버 유닛의 행들

11 : 화격자 바아 또는 화격자 판과 같은 화격자-커버 유닛

12 : 측벽 13 : 중앙 비임

14 : 아이템 11, 12, 13 에서의 냉각 채널

15 : 냉각수 16 : 아이템 14 로의 공급 라인

17 : 아이템 14 로부터의 배출 라인

18 : 확장 회로 19 : 3-방향 밸브

20 : 스로틀 밸브, 오리피스 판, 또는 얇은 관과 같은 압력-강하 지점

21 : 아이템 22 로부터 분기된, 아이템 15 를 위한 라인

22 : 급수 라인 23 : 급수

24 : 급수 탱크 25 : 급수 펌프

26 : 급수 조절 밸브 27 : 이코노마이저

28 : 드럼(제거기) 29 : 체크 밸브

30 : 수집 라인 31 : 증발기

32 : 과열기 33 : 물 주입 수단

34 : 지역-가열 공급 장치 35 : 증기 분리기

36 : 주입 밸브 37 : 열 교환기

38 : 가요성 연결 라인

TCA : 온도 제어 시스템

본 발명의 몇가지 예증적 실시예가 도면에 도시되어 있다.

단지 본 발명의 이해에 필수적인 요소만이 도시된다. 매체의 유동 방향은 화살표로 표시된다.

본 발명은, 예증적 실시예 및 도 1 내지 도 6 과 관련하여 이하에서 더 자세히 설명된다.

도 1 에는 개략적으로 표시된 폐기물 소각 공장의 종방향 단면도가 도시되어 있으며, 상기 폐기물 소각 공장에는 실질적으로, 수냉식 소각 화격자(1)와, 이 수냉식 소각 화격자의 위에 배치된 노 챔버(2)와, 수직 방향의 개방 통로(4) 및 수평 방향의 클러스터(clustered) 통로(5)를 갖는 하류측 가열기(3)가 포함된다. 연소될 물질(6), 본 경우에 있어서는 폐기물이 화격자(1)상으로 공급되고, 상기 폐기물은 일차 공기(7) 와 이차 공기(8)가 공급되는 동안 연소된다. 상기 공정에서 생성된 배출 가스(9)는, 가열기(3)내로 유입되어 이 가열기의 수직 방향의 개방 통로(4) 및 수평 방향의 클러스터 통로(5)를 통하여 열을 발산하면서 흐르게 되고, 이어서 배출 가스 정화 시스템(도시되지 않음)으로 이송된다. 이런 정도로, 상기 시스템이 공지된다.

도 2 는, 본 발명에 따른 제 1 변형예에서의, 하류측 가열기(3)를 구비한 수냉식 화격자(1)의 냉각 시스템에 대한 개략도이다. 상기 화격자(1)에는 실질적으로, 서로 이웃하게 배열된 화격자-커버 유닛(11)들의 복수의 행들(10.1, 10.2, 10.3...)이 포함된다. 실시예로써 도 2 에 도시된 것처럼, 하나의 행(10.1)은 높은 열부하를 받기 쉽고 두개의 행들(10.2, 10.3)은 낮은 열부하를 받기 쉬우며, 행 10.2 는 화격자-커버 유닛의 고정된 행을 나타내고 행 10.3 은 화격자-커버 유닛의 움직이는 행을 나타내며 이 2 개의 행들(10.2, 10.3) 은 가요성 연결 라인(38)에 의해 연결된다. 상기 화격자-커버 유닛(11)은 좁은 화격자 바아 또는 넓은 화격자 판일수 있다. 이웃하는 행들은 지붕의 타일과 같은 방법으로 포개진다. 이동 및 고정된 행들은 화격자의 종방향으로 번갈아 배열될 수 있으며, 또는 모든 행들이 움직일 수도 있다. 상기 화격자(1)는 또한 측벽(12)을 갖는다.

만일 화격자-커버 유닛(11)이 복수의 화격자 라인에서 서로 이웃하게 배열된다면, 이 화격자 라인들은 중앙 비임(13)에 의해 서로 분리된다. 도 2 에서 화격자-커버 유닛의 행(10.3) 에 개략적으로 도시된, 냉각수(15)를 수용하기 위한 냉각 채널(14)은, 화격자-커버 유닛(11), 측벽(12), 중앙 비임(13), 및 화격자의 드롭축(도시되지 않음)에서 배열된다. 상기 냉각 채널(14)은, 화격자-커버 유닛(11)으로 주조되고 공급 라인(16) 및 배출 라인(17)과 연결되는 관 코일이 바람직하며, 상기 라인들(16, 17)은 각각 확장 회로(18)를 가질 수 있는 얇은 관 형태이다. 상기 냉각 채널(14)은, 예컨대 14 mm 와 같은 비교적 작은 내경을 갖는다. 이것은 관에서 물 및 증기의 분리가 일어나지 않도록 설계된다. 공급 라인(16)의 내경은, 예컨대 8 mm 로, 냉각 채널(14)의 내경보다 훨씬 더 작다. 배출 라인(17)의 내경은 증기상(steam phase)의 형성으로 인해 공급 라인(16)의 내경보다 다소 크지만, 화격자-커버 유닛(11)의 냉각 채널(14)의 직경보다 훨씬 더 작다.

각 공급 라인(16)에는, 3-방향 밸브(19)와 1 이상의 압력-강하 지점(20)이 설치된다. 도 2 의 본 제 1 실시예에서 상기 압력-강하 지점(20)은 스로틀 밸브이다.

상기 공급 라인(16)들은 모두 라인 21 로부터 분기하고, 라인 21 은 차례로 급수 라인(22)으로부터 분기하며, 상기 급수 라인에서는, 가열기에 공급되는 물(23)이 급수 탱크(24)로부터 급수 펌프(25)를 경유하고, 급수 조절 밸브(26)로부터 이코노마이저(27)를 경유하여 가열기(3)의 드럼(28)으로 통과된다. 이 경우에, 급수 펌프(25)의 하류측 및 급수 조절 밸브(26)의 상류측에서 라인 22 로부터 라인 21 이 분기된다.

각 경우에 냉각 시스템의 배출 라인(17)은, 체크 밸브(29)를 가지며, 가열기(3)의 드럼(28)과 연결되는 수집 라인(30)으로 통한다. 상기 드럼(28)은 또한 증발기(31) 및, 물 주입 수단(33)을 구비한 과열기(32)와 연결되며, 상기 물 주입 수단은 주입 밸브(26)를 통하여 제어된다.

화격자의 냉각 시스템은 병렬로 배열된 복수의 서브시스템을 포함한다. 도 2 에서는 실시예로서, 측벽(12)을 냉각하기 위한 서브시스템, 높은 열 부하를 받기 쉬운 화격자(1)의 부분에 있는 화격자-커버 유닛의 행(10.1)을 냉각시키기 위한 서브시스템, 낮은 열 부하를 받기 쉬운 화격자(1)의 부분에 있는 화격자-커버 유닛의 두 행(10.2, 10.3)들을 냉각시키기 위한 서브시스템, 및 중앙 비임(13)을 냉각시키기 위한 서브시스템이 도시되어 있다.

화격자-커버 유닛(11), 측벽(12), 및 중앙 비임(13)을 냉각시키기 위하여, 완전히 탈염 및 탈기되어 가열기(3)의 작동용으로 공급되는 물(23)의 서브플로우(subflow)인 냉각수(15)가 사용된다. 상기 냉각수(15)는, 급수 펌프(25)의 하류측 및 급수 조절 밸브(26)의 상류측에 있는 공급 라인(22)에서부터 분기되어 라인(15)을 경유하여, 냉각 시스템의 병렬 서브시스템에서의 공급 라인(16)으로 흐르게 되어 이코노마이저(27)를 우회하게 된다. 상기 분기 지점을 급수 펌프(25)의 하류측 및 급수 조절 밸브(26)의 상류측에서 선택함으로써, 대체적으로 일정한 압력의 냉각수가 신뢰성있게 보장된다.

결과적으로, 화격자의 냉각이 상기 이코노마이저의 작동과 평행하게 일어난다. 가열기에 공급되는 물의 일부가 냉각수(15)로서 사용되기 때문에, 화격자를 냉각시키기 위해 언제나 충분한 물을 이용할 수 있으며 또한 이 물은 만족스러운 질 및 충분한 압력을 갖는다.

냉각될 화격자 구성요소들(11, 12, 13)로 냉각수(15)를 공급하고 이 구성요소들로부터 배출하는 것은, 매우 작은 직경을 갖는 관들인 라인(16, 17)을 통하여 행해진다. 이러한 작은 직경으로 인하여 상기 관들이 매우 가요성을 가지기 때문에, 화격자-커버 유닛 또는 부분적인 화격자의 이동, 예컨대 +/- 350 mm 일 수 있는 이동을 신속하게 따라갈 수 있다. 도 2 에 도시된 변형예의 경우에는, 상기 라인(16, 17)들에 확장 회로(18)가 제공되어 이동 또는 열팽창을 보정한다. 상기 라인들(16, 17)이, 도 2 에 도시된 중암 비임(13)의 냉각 서브시스템의 경우에서처럼, 확장 회로(18)없이 설계될 수도 있음은 말할 필요도 없다.

각 서브시스템에서는, 급수 펌프(25)로부터의 출구와 드럼(28)으로의 입구 사이의 압력 강하의 최소 1/4 에 달하는 압력 강하가, 라인(16)에 배열된 1 개 이상의 스로틀 밸브(20)에 의해 상기 냉각수(15)에서 일어난다.

화격자-커버 유닛(11), 측벽(12), 및 중앙 비임(13)을 냉각하는 동안, 냉각수(15)는 적어도 거의 포화 증기의 온도로 가열된다. 보통의 경우에, 냉각수(15)는 포화 증기의 온도까지 가열되기 때문에, 상기 냉각수(15)의 일부가 증발된다. 냉각수는 또한 완전히 또는 상당한 정도(증기 함유량 〉 0.3)로 증발할 수 있으며, 즉 냉각이 단일관 가열기 원리에 기초하여 일어난다.

냉각될 화격자 구성요소들로부터 발생하는 열은 물 또는 물/증기 혼합물에 의해 제거된다. 단지 매우 적은 냉각수(15)가 냉각 시스템의 서브시스템마다 흐르게되어, 전체적으로 민감한 증발열 및 증발열의 일부가 사용된다. 그래서, 냉각 채널(14), 즉 냉각 관들은 상대적으로 작은 직경을 갖는다. 이것은 차례로 증기 및 물이 분리되지 않는다는 장점을 갖는다. 냉각수 공급이 언제나 신뢰성 있게 이루어지기 때문에 비상 작동 성질을 보장할 필요가 없게 되며, 따라서 비싼 고합금 강 주조물이 화격자 커버용 재료로서 사용되는 대신에 싼 저합금 재료가 사용될 수 있다.

출구측에서는, 가열된 냉각수 또는 물/증기 혼합물이 라인(17)을 경유하여 수집 라인(30)으로 통하게 되고, 이 수집 라인으로부터 드럼(28)으로 통하게 된다. 결과적으로, 드럼(28)의 압력 및 온도 레벨보다 단지 약간 높은 압력 및 온도 레벨에서 냉각이 일어난다. 유리하게도, 제거된 열의 양을 상기 드럼(28)으로 배출하는 것이 언제나 가능하다.

화격자-커버 유닛의 상이한 행(10.1 및 10.2) 에서 발생하는 열의 양은 상당히 다를 수도 있기 때문에, 자동 제어가 제공되는 것이 유리하다. 이것은 도 2 의 중앙 부분에 점선으로 표시되어 있다. 온도 제어 시스템 TCA 는 라인(17)에서 가열된 냉각 매체의 출구 온도를 측정한다. 대응 신호가 밸브(20)로 통과하게 되고, 이 신호는 각 온도 레벨의 함수로서, 공급될 냉각수(15)의 양을 제어한다. 즉, 높은 온도값이 측정되었다면, 밸브(20)가 더 개방되어 저온에서보다 더 많은 냉각수(15)가 대응 냉각 채널(14)로 통과하게 된다. 이런 방법으로, 냉각이 최적화될 수 있으며, 이 경우에 약간의 과열 증기가 생성된다(단일관 가열기 원리).

도 3 은 본 발명에 따른 제 2 변형예에서의 하류측 가열기를 구비한 수냉식 화격자의 냉각 시스템에 대한 개략도이다. 이것은, 오리피스 판이 압력 강하 지점(20)으로서 사용되었다는 점에서 도 1 및 상술된 변형예와 상이하다. 이것은 제 1 변형예와 비교하여 비용이 더 적게 든다. 유사하게, 얇은 작은관 또는 수동식 니들 밸브가 사용될 수 있다.

냉각 과정동안 가열된 냉각수 또는 생성된 증기는 상이한 제거기로 보내질 수도 있다. 이 경우에, 가열된 냉각수는, 드럼의 압력보다 더 낮은 압력을 갖는 증기 네트워크의 일부분에 공급된다. 상기 과정이 도 4 내지 도 6 에 도시되어 있다.

도 4 에는 도 2 와 유사한 본 발명의 제 3 변형예가 도시되어 있으며, 이 변형예에서는 가열기(28)가 아닌 급수 탱크(24)가, 가열된 냉각수(15) 또는 물/증기 혼합물의 제거기로서 작용한다.

다른 한편으로 도 5 에 도시된 변형예에서는, 공기 예열기 (이코노마이저 (27)) 또는, 점선으로 표시된 것처럼 지역-가열 공급 장치(34)가 제거기로서 작용한다.

상술된 변형예의 경우에, 생성된 증기압은 드럼의 압력보다 낮을 수 있으며, 이는 유리하게도 화격자-커버 유닛의 온도를 더 낮게 한다.

마지막으로, 도 6 에 도시된 추가적인 본 발명의 변형예에 따르면, 수집 라인(30)이 증기 분리기(35)로 통하게 되어 물/증기 혼합물이 상기 증기 분리기로 통과하게 되고, 이어서 분리된 증기는 가열기(3)의 드럼(28)으로 보내지고 남아있는 포화된 물은 다시 급수 탱크(24)로 보내어져서, 부가적으로 냉각수가 열 교환기(37)를 통하여 예열되도록 허용한다.

같은 방법으로, 급수 라인(16)이 화격자-커버 유닛의 움직이는 행(10.3)으로 통하게 하고, 상기 행이 가요성 연결 라인(38)에 의해 화격자-커버 유닛의 고정된 행(10.2)으로 연결되며, 배출 라인(17)이 화격자-커버 유닛의 고정된 행(10.2)으로부터 수집 라인(30)으로 통하게 하는 것이 유리하다. 이 경우에, 상기 배출 라인(17)은 가요성일 필요가 없으며 그 안에 수납된 물/증기 혼합물이 단지 작은 압력 강하를 생성하기 때문에, 상기 배출 라인은 더 큰 직경을 가질 수도 있다.

본 발명은 상술된 예증적인 실시예에 한정되지 않음은 말할 필요도 없다.

완전히 탈염 및 탈기되어 강려기에 공급되는 물이 화격자용의 냉각수로서 사용되어, 언제나 충분한 압력 및 만족스러운 질을 갖는 냉각수가 충분하게 이용될 수 있기 때문에, 비상 냉각 시스템 없이도 냉각이 가능하며, 비싸지 않은 재료로 화격자가 제조될 수 있다.

Claims

물(15)을 이용하여 노 챔버(2)용 화격자(1)를 냉각시키는 방법으로서,

상기 노 챔버(2)의 하류측에 연결된 폐열 가열기(3)에는, 급수 펌프(25) 및 급수 조절 밸브(26)를 구비한 급수 라인(22)을 통하여 급수(23)가 제공되고, 상기 화격자(1)는 필수적으로, 서로 이웃하게 행(10)으로 배열된 복수의 화격자-커버 유닛(11)과, 측벽(12)과, 가능하게는 중앙 비임(13) 및 드롭축을 포함하며, 상기 냉각수(15)가 냉각 채널(14)을 따라 수용되는 방법에 있어서,

급수(23)의 일부분이, 급수 펌프(25)의 하류측 및 급수 조절 밸브(26)의 상류측에 있는 급수 라인(22)으로부터 분기되어, 1 이상의 압력-강하 지점(20)을 경유하고 뒤이어서 냉각수(15)로서 냉각 채널(14)로 공급되며, 상기 냉각수(15)가, 상기 냉각 채널(14)을 따라 흐르는 동안 적어도 거의 포화 증기의 온도까지 가열되고 이어서 제거기(24, 27, 28, 34, 35)로 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 냉각수(15)는, 상기 냉각 채널(14)을 따라 흐르는 동안 포화 증기의 온도로 가열되고, 결과적으로 상기 냉각수(15)의 일부가 증발되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 가열된 냉각수 또는 냉각수/증기 혼합물이 상기 폐열 가열기(3)의 드럼(28)으로 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 가열된 냉각수 또는 냉각수/증기 혼합물이, 드럼의 압력보다 더 낮은 압력을 갖는 증기 네트워크의 일부분으로 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 2 항에 있어서, 냉각수/증기 혼합물이 증기 분리기(35)로 공급되며, 분리된 증기는 상기 드럼(28)으로 통과하게 되고 남아있는 포화된 물은 다시 급수 탱크(24)로 보내지는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 1 이상의 압력-강하 지점(20)에서는, 급수 펌프(25)의 출구와 제거기(24, 27, 28, 34, 35)의 입구 사이의 압력 강하의 1/4 이상에 달하는 압력 강하가 상기 냉각수(15)에서 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 냉각되는, 고체 물질(6)의 소각용 화격자(1)로서,

상기 화격자(1)는 필수적으로, 냉각수(15)를 수용하기 위하여 각각 냉각 채널(14)이 배열되어 있는, 서로 이웃하게 행(10)으로 배열된 복수의 화격자-커버 유닛(11)과, 측벽(12)과, 가능하게는 중앙 비임(13) 및 드롭축을 포함하고, 상기 냉각 채널(14)을 위한 가요성 연결 라인(38)뿐만 아니라 공급 라인(16) 및 배출 라인(17)을 포함하며, 그 하류측은 급수 펌프(25) 및 급수 조절 밸브(26)를 구비한 급수 라인(22)을 통하여 급수(23)가 제공될 수 있는 폐열 가열기(3)로 연결되어 있는 화격자(1)에 있어서,

상기 냉각 채널(14)이, 비교적 작은 내경을 가지며 물 및 증기의 분리가 일어나지 않도록 그 최대 크기가 설계되고, 움직이는 화격자-커버 유닛(11)에 위치하는 상기 냉각 채널(14)에 연결되는 라인들(16, 17, 38)은 상기 냉각 채널(14)의 내경보다 더 작은 내경을 갖는 관들이며, 급수 펌프(25)와 급수 조절 밸브(26) 사이에서 급수 라인(22)에 연결되어 있는 상기 공급 라인(16)에는, 1 개 이상의 압력-강하 지점(20)이 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 화격자.
제 7 항에 있어서, 상기 압력-강하 지점(20)이 오리피스 판인 것을 특징으로 하는 화격자.
제 7 항에 있어서, 상기 압력-강하 지점(20)이 얇은 작은 관인 것을 특징으로 하는 화격자.
제 7 항에 있어서, 상기 압력-강하 지점(20)이 스로틀 밸브인 것을 특징으로 하는 화격자.
제 7 항에 있어서, 상기 냉각 채널(14)이 주조된 관 코일인 것을 특징으로 하는 화격자.
제 7 항에 있어서, 냉각수(15)용의 공급 라인(16) 및 배출 라인(17)이 1 개 이상의 확장 회로(18)를 갖도록 설계되는 것을 특징으로 하는 화격자.
제 7 항에 있어서, 상기 냉각 시스템에는 복수의 병렬 서브시스템이 존재하고, 그 수는 냉각될 부분의 열 부하에 의존하는 것을 특징으로 하는 화격자.
제 7 항에 있어서, 냉각수(14)의 공급 라인(16)이 화격자-커버 유닛의 움직이는 행(10.3)에 연결되고, 상기 행이 차례로 가요성 연결 라인(38)에 의해 화격자-커버 유닛의 고정된 행(10.2)에 연결되는 것을 특징으로 하는 화격자.