KR200193838Y1 - 보일러용 미분탄 공급장치의 세퍼레이터 - Google Patents

Abstract

본 고안은 보일러용 미분탄 공급장치의 세퍼레이터에 관한 것으로, 이러한 세퍼레이터는 외부 공기와 미분탄이 유입되는 주공급관과 상기 주공급관에 연결되는 제 1 및 제 2 송출관 및 상기 주공급관과 제 1 및 제 2 송출관의 내벽의 일정부위에 장착되는 하나 이상의 유로변형판으로 구성되고, 상기 주공급관과 제 1 및 제 2 송출관의 일정부위에는 세라믹 타일과 비정질 전이금속으로 용접된 용접부가 형성되고, 상기 비정질 전이금속은 Si:1.1-2.6 중량%, Cr:24.5-32.0 중량%, Mn:1.0-2.8 중량%, B:3.0-4.2 중량%, Fe:잔량으로 구성된다. 본 고안의 이러한 구성에 따라, 융접 방법을 이용하여 비정질의 전이금속으로 상기 주공급판과 제 1 및 제 2 송출관의 내부 표면을 도포하므로서, 상기 전이금속에 의한 피복층으로 이루어진 상기 관내부는 내침식성이 향상되므로 보일러용 미분탄 공급장치의 세퍼레이터의 내구성이 증대된다.

Description

보일러용 미분탄 공급장치의 세퍼레이터{seperator of boiler for suppling of pulverized coal}

본 고안은 미분탄을 사용하는 화력발전소의 시설물에 관한 것으로, 특히 분쇄기에서 분쇄된 미분탄이 고압공기에 의하여 아송된 후, 공기와 미분탄 혼합비율을 조정하기 위하여 필요한 공기/미분탄과 잉여공기를 분리하는 세퍼레이터에 관한 것이다.

일반적으로, 화력 발전소는 사용연료의 종류에 따라 석탄 화력발전소와 중유 화력 발전소로 구분되는데, 최근들어 중유에서 석탄으로 연료가 대체되고 있으므로 석탄이 독점 사용되는 대용량의 보일러가 증가되고 있는 실정이다. 그러나, 석탄이 독점 사용되는 화력 발전소의 보일러에서도 경유, 중유, 가스 등이 기동시 또는 저부하 운전시에 보조 연료로서 사용된다. 석탄 화력발전소는 미세하게 분말화된, 즉 미분화된 석탄분을 보일러에서 공급 공기와 함께 연소시킴으로써 수관속의 물은 증기화되며, 이때 발생되는 수증기는 터어빈을 회전시킴으로써 발전이 이루어지게 된다.

상기와 같이 대형 석탄 화력발전소의 보일러 내부로의 미분탄 공급과정은 다음과 같은 공정을 거치게 된다.

먼저, 입고된 석탄은 분쇄기를 거치면서 50 메시(mesh) 정도의 미분탄으로 미세화 시킨 후 상기 미분탄은 대형 공급관내의 고압공기에 의하여 상기 보일러의 상부로 공급되어 연소하게 된다. 상기와 같이 고압공기에 의하여 이송된 미분탄과 공기의 혼합물은 보일러 내부에서 필요한 미분탄/공기의 비율과 분사노즐에서 분출되는 속도를 조정하기 위히여 잉여 공기를 분리하는 작업을 하게 되는데, 상기와 같은 작업은 도 2 에 도시한 세퍼레이터에 의하여 하게되며, 상기 세퍼레이터는 고압공기에 의하여 미분탄을 대형 보일러의 상부로 이송하는 주공급관과 상기 주공급관에서 이송되는 미분탄과 공기의 혼합물을 필요한 미분탄/공기의 비율로 송출하는 제 1 송출관(concentrated mixed pipe)과 나머지 잉여공기를 송출하는 제 2 송출관(weak mixed pipe)으로 구성된다.

상기 주공급관 내부에서는 미분탄이 고압공기에 의하여 운송되는데, 이때 고압공기로 이송된 미분탄과 공기의 혼합물은, 상기 주공급관 내부에서 유로의 방향을 바꾸면서 상대적으로 운동에너지를 크게 보유한 미분탄은 직진하여 제 1 송출관을 통하여 송출되고, 나머지 잉여공기는 제 2 송출관으로 송출된다. 상기와 같이 유로의 방향을 전환시키기 위하여서는 상기 주공급관의 내부 일정위치에 유로변형판을 장착하게 된다. 상술한 바와 같이 상기 세퍼레이트 내부에는 미분탄과 함께 고압의 공기가 방향을 바꾸면서 흐르게 되는데 상기와 같이 유속이 빠르고 집중적으로 충격적인 힘을 받는 부위에는 침식(浸蝕)이 발생된다. 따라서 상기와 같이 침식이 집중적으로 발생되는 부위에는 경도가 높고 내침식성(耐浸蝕性)이 강한 세라믹 타일을 부착하게 된다.

그러나, 상기한 바와 같은 선행기술에 따른 보일러용 세퍼레이터에서는 상기 관 내부의 형태와 위치에 따라서 세라믹 타일을 부착할 수 없는 곳이 발생한다. 즉 도 2 와 3 에 도시된 것 처럼 곡면부분과 부착 장소가 협소한 곳에는 세라믹 타일을 부착하지 아니하여 그대로 방치되고, 이와같은 장소에서 침식이 발생하여 주위로 전파되므로 세퍼레이터의 수명이 단축되고, 또한 수리보수 비용이 증대되는 문제점이 있다.

따라서, 본 고안은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 미분탄이 포함된 고압공기에 의하여 침식이 자주 발생되는 부위에 내침식성(耐浸蝕性)이 큰 세라믹 타일을 부착하고, 상기 세라믹 타일을 부착할 수 없는 부위에도 상기 세라믹 타일과 같이 내침식성이 있는 물질을 도포하여 침식을 방지하고 내구성이 향상된 보일러용 세퍼레이터를 제공하는데 있다.

도 1 은 본 고안에 의한 보일러용 미분탄 공급장치의 세퍼레이터의 개략적인 사시도.

도 2 는 도 1 에 따른 세퍼레이트의 개략적인 단면도.

도 3 은 도 1 에 따른 세퍼레이트의 개략적인 정면도.

도 4 는 도 1 에 따른 세퍼레이터에서 미분탄이 혼합된 공기의 흐름을 나타낸 상태도.

도 5 는 도 1 에 따른 세퍼레이트에서 조절나사의 작동을 나타낸 상태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10:세퍼레이트, 20:주공급관, 21:유로 변형판, 23:조절판, 25:조절나사, 30:제 1 송출관, 40:제 2 송출관

본 고안에 의하여 상기 목적은 쉽게 달성되며, 본 고안의 일면에 따라 보일러용 미분탄 공급장치의 세퍼레이터는 외부 공기와 미분탄이 유입되는 주공급관과 상기 주공급관에 연결되는 제 1, 제 2 송출관 및 상기 주공급관과 제 1 및 제 2 송출관의 내벽의 일정부위에 장착되는 하나 이상의 유로 변형판으로 구성되고, 상기 주공급관과 제 1 및 제 2 송출관의 일정부위에는 세라믹 타일과 비정질 전이금속으로 용접된 용접부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 고안의 다른 일면에 따라, 상기 비정질 전이금속은 Si:1.1-2.6 중량%, Cr:24.5-32.0 중량%, Mn:1.0-2.8 중량%, B:3.0-4.2 중량%, Fe:잔량으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조로 하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상술하며, 도면 전체를 통하여 동일한 부분에는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.

도 1 은 본 고안의 일실시예에 따른 세라믹 타일과 비정질의 전이금속이 관내부의 일정 표면에 피복된 세퍼레이터를 도시한 사시도이고, 도 2 는 도 1 에 따른 세퍼레이터의 단면도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 도면 부호 10 으로 도시한 본 고안에 따른 보일러용 미분탄 공급장치의 세퍼레이터는 외부에서 고압의 공기와 미분탄이 혼합되어 유입되는 주공급판(20)과 상기 주공급판(20)에 연결되는 제 1 송출관(30), 제 2 송출관(40) 및 상기 관(20, 30, 40)의 내부에 장착되어 유로를 변경하는 유로 변형판(21)으로 구성되고, 상기 관(20, 30, 40) 내부에는 세라믹 타일(S)과 비정질 전이금속(W)으로 도포된다.

상기의 주공급관(20)은 미분탄을 고압의 공기와 함께 보일러의 상층부로 이송하는 주통로이고, 상기 주공급관(20)의 내부에는 상기의 고압 혼합물(공기 + 미분탄)의 흐르는 방향을 바꾸기 위하여 유로 변형판(21)이 설치된다. 따라서 관내를 흐르는 혼압물은 유로가 변하면서 주로 제 1 송출관(30)으로 송출되고 나머지 잉여 공기는 제 2 송출관(40)으로 송출된다.(도 4 참조) 즉, 순수 공기에 비하여 상대적으로 운동에너지를 많이 갖고 있는 미분탄은 공기와 함께 상기 제 1 송출관(30)으로 송출되고 나머지 잉여 공기는 혼합물의 제 2 송출관(40)으로 송출된다. 이때 상기 제 1 송출관(30)으로 송출되는 미분탄/공기의 비율은 상기 주공급관(20)의 상부에 장착된 조절나사(25)에 의하여 조절된다. 즉 상기 조절나사(25)에 의하여 조절판(23)이 상하로 움직이면서 상기 제 1 송출관(30)으로 흐르는 유량을 조절하므로서 미분탄의 농도와 양을 제어한다.(도 5 참조)

상술한 바와 같이 미분탄과 공기의 혼합물이 고압으로 송출되면서 상기 관내에서는 유로의 방향이 급격하게 변화되는데, 상기와 같이 유로가 변화되는 곳에는 미분탄의 충격에 의하여 침식이 발생하고, 이와 같이 침식이 발생되는 곳에는 세라믹 타일(S)을 부착한다. 원형으로 되어있는 커플링(41)의 내부나 상기 세라믹 타일(S)이 부착되기 어려운 곳에는 비정질 전이금속(W)으로 용접하여 덮어쒸움으로서 침식을 예방한다. 상기 비정질 전이금속으로 용접된 부분(W)은 경도가 높고 마찰계수가 적어 미분탄의 흐름에 영향을 주지않고 마모가 예방된다.

상기 비정질 전이금속의 용접은 침식이 예상되는 부위에 비정질의 용가재로 피복시키되 융접인 용접방법을 이용하게 된다.

이때, 상기한 용가재는 Si:1.1-2.6 중량%, Cr:24.5-32.0 중량%, Mn:1.0-2.8 중량%, B:3.0-4.2 중량%, Fe:잔량으로 이루어진 비정질의 전이금속이다. 여기서 말하는 비정질의 전이 금속은 마찰 응력을 받으면 마찰 표면층의 결정 격자가 붕괴되어 비정질로 전이되는 금속을 말하기 때문에 케이스하드닝과 같이 표면만 비정질 조직이 되고 내부는 결정상태로 존재하게 된다. 따라서, 급냉으로 인하여 원자이동 억제에 의한 벌크 아몰퍼스 제조가 아닌 격자 붕괴에의한 아몰퍼스 유도 방법에 의한 제조를 이용한 것이다.

그리고, 상기와 같은 Fe-B 계열의 격자 붕괴형 비정질 전이금속에서는 붕소가 격자붕괴 역활을 주로 하게 되는데, 이러한 붕소가 일정량 이상으로 증가할 경우에는 취성이 커지게 되므로 3.0-4.2 중량% 로 제한하고, 대신 Si:1.1-2.6 중량%, Mn:1.0-2.8 중량% 를 첨가하여 취성을 억제하면서 격자붕괴 효과를 상승시킨다. 게다가, Cr 을 24.5-32.0 중량% 첨가하여 내식성을 증가시켜 줌으로써 경도는 증가하고 마찰 계수는 감소하는 것을 본 출원인은 여러번에 걸친 시험으로 알수 있었다.

다시 말해, Si는 경도 향상과 부식 억제의 역할을 부여하는 것으로 함량이 1.1 중량% 미만일 경우에는 피복된 피막층의 경도가 감소될 뿐만 아니라 부식이 심하게되며, 2.6 중량% 를 초과 할때는 용접하는데 어려움이 있게된다.

또한, 크롬은 내식성을 향상시키는 역할을 하는 것으로 24.5 중량% 미만으로 첨가 할 경우에는 내식성 효과가 미비하고, 32.0 중량% 를 초과할 경우에는 생성되는 피막층의 균열이나 박리 현상이 발생되게 된다. 게다가, 망간은 압축 스트레스를 받아 형성되는 피막층의 경도와 강도를 향상시키는 역할을 하지만 용접성, 경도 및 강도의 측면에서 볼때 1.0-2.8 중량% 로 첨가하는 것이 바람직하다. 그리고, 붕소는 전술 하였듯이 비정질의 특성을 부여하여 경도 및 내식성을 향상시키는 역할을 하는 것으로 용접 공정 측면에서 볼때 3.0-4.2 중량% 로 첨가하는 것이 바람직하다. 이와같은 조성을 포함한 용가재로 상기 관내의 일정부위에 용접하게 된다.

본 고안의 상기와 같은 구성에 따라, 융접 방법을 이용하여 비정질의 전이금속으로 상기 주공급판과 제 1 및 제 2 송출관의 내부 표면을 도포하므로서, 상기 전이금속에 의한 피복층으로 이루어진 상기 관내부는 내침식성이 향상되므로 보일러용 미분탄 공급장치의 세퍼레이터의 내구성이 증대된다.

본 고안을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 본 고안이 그에 한정되는 것은 아니고, 이하의 청구범위에 의해 마련되는 본 고안의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도내에서 본 고안이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업게에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알 수 있다.

Claims (2)

1. 외부 공기와 미분탄이 유입되는 주공급관과 상기 주공급관에 연결되는 제 1, 제 2 송출관 및 상기 주공급관과 제 1 및 제 2 송출관의 내벽의 일정부위에 장착되는 하나 이상의 유로변형판으로 구성되는 보일러용 미분탄 공급장치의 세퍼레이터에 있어서,

   상기 주공급관과 제 1 및 제 2 송출관의 일정부위에는 세라믹 타일과 비정질 전이금속으로 용접된 용접부가 형성되는 것을 특징으로 하는 보일러용 미분탄 공급장치의 세퍼레이터.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 비정질 전이금속은 Si:1.1-2.6 중량%, Cr:24.5-32.0 중량%, Mn:1.0-2.8 중량%, B:3.0-4.2 중량%, Fe:잔량으로 구성되는 것을 특징으로 하는 보일러용 미분탄 공급장치의 세퍼레이터.