KR20020090344A - 냉각된 지지부에 부착되는 순환유동상의 충격형입자수집부재 - Google Patents
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Abstract
순환유동상(CFB;circulating fluidized bed, 이하 CFB)보일러의 연도가스로부터 고체를 분리하는 장치는 CFB내에서 엇갈린 열로 배치되는 다수의 수직한 충격형 입자분리기를 구비한다. 이 충격형 입자분리기는 전형적으로 U형상이면서 입자분리기를 가로질러 이송된 연도가스로부터 입자를 분리하는 수집채널을 형성하는 유체-냉각관으로부터 지지되는 걸림부재를 사용한다. 기능적인 성능을 고려하여 요구되는 수집형상부로부터 지지기능을 분리함으로써, 수집형상부를 형성하는 데에 사용되는 재료의 요구강도는 감소되고, 유체-냉각 지지부가 만들어지는 재료의 강도는 유체-냉각 지지부를 구성하는 재료의 낮은 작동온도로 인해 훨씬 높아져서, 저가의 재료를 사용할 수 있게 한다.
Description
본 발명은 일반적으로 순환유동상(CFB) 보일러 분야에 관한 것으로, 특히 유체-냉각관을 포함하는 개선된 충격형 입자분리기의 구조에 관한 것이다.
CFB 보일러 시스템은 알려져 있고, 산업의 처리공정과 발전을 위한 증기의 생성에 사용된다. 예컨대, 벨린 등의 미국특허 제 5,799,593호와 제 4,992,085호 및 제 4,891,052호와; 제임스 등의 제 5,809,940호; 다움 등의 제 5,378,253호와 제 5,435,820호 및; 알렉산더 등의 제 5,343,830호를 참조한다. CFB 반응기에서, 반응과 비반응 고체는 고체가 충격형 입자분리기에 의해서 분리되는 반응기의 상부에 있는 출구로 고체를 운반하는 상향의 기체유동에 의해서 반응기 구획부내에서 비말동반된다. 충격형 입자분리기는 비말동반된 입자가 아닌 기체흐름에 의해서 나아갈 수 있는 경로를 제공하도록 엇갈린 배열로 위치한다. 수집된 고체들은 반응기의 바닥으로 회귀한다. 하나의 CFB 보일러 구조가 연도가스로부터 입자를 분리하기 위해 노의 출구에 다수의 충격형 입자분리기(또는 오목한 충돌부재나 U빔)를 사용한다. 이러한 분리기는 다양한 형태를 갖는 한편, 흔히 U형상의 단면을 갖기 때문에 통상 U빔이라고 언급된다.
CFB 보일러에 적용될 때, 이러한 다수의 충격형 입자분리기는 노의 구획부내에서 지지되고, 노의 출구개구부를 가로질러 적어도 두 개의 열로 수직하게 뻗어 있는데, 수집된 입자들이 뒤쪽 구획벽을 따라 수집부재 아래로 방해받지 않고 흐르지 않으면서 떨어진다. 하나의 열에 있는 U빔의 인접한 쌍들 사이의 틈새는 연도가스와 고체가 진행하는 비틀린 경로를 제공하도록 U빔의 앞열 또는 뒷열에 U빔과 함께 정렬된다. 각 열의 U빔은 연도가스와 고체의 흐름으로부터 입자를 수집하고 제거하는 한편, 연도가스흐름이 U빔의 배열부를 통해 그 주위로 계속 유동한다.
이러한 형태의 수집부재는 일반적으로 이들의 너비와 깊이에 비해서 비교적길다. 수집부재의 모양은 통상 두가지를 고려하는 바, 즉 U빔 자체의 수집효율과 U빔 스스로 지지할 수 있는 능력이다. 이들 부재가 사용될 때, 일반적으로 노의 출구에 위치되고 냉각되지 않는다. 노의 출구로의 위치선정은 고체입자에 의한 부식으로부터 하류의 가열면을 보호하기 위한 것이다. 따라서, U빔은 연도가스와 고체의 흐름의 높은 온도에 노출되고, U빔용 재료는 손상에 대해서 적절한 지지와 저항을 제공하도록 충분한 온도저항성이 있어야 한다.
길고, 자가지지하는 스테인레스강판 채널이 주요 고체수집기를 위한 CFB 보일러에 훌륭하게 사용되어져 왔으나, 시중에서 구입가능하고 적당한 합금의 "크립(creep)"강도는 수집부재의 길이를 제한한다. 긴 수집채널을 짧은 분할부로 나눔으로써, 각각의 짧은 분할부의 요구강도는 일련의 중간지지부와 개별적인 분할부 또는 부재의 저중량 때문에 긴 채널보다 훨씬 낮다.
냉각된 구조물에 떨어져 냉각되고 지지되는 수집부재를 만드는 방법은 통상 수냉각지지관에 용접된 수집판을 포함한다. 다움 등의 미국특허 제 5,378,253호와 제 5,435,820호를 참조한다. 하지만, 냉각관에 용접하는 것은 용접부에서 발생하는 관 누수의 기회를 증가시킨다.
게다가, 이러한 종래의 알려진 구조하에서 수집부재는 수집채널의 분할부 또는 부재의 단지 일부에 대한 냉각관의 근접성으로 인해 비대칭적으로 냉각된다. 그러므로, 수집부재를 형성하는 판은 수집부재의 더 뜨거운 부분에 비해서 더 찬 영역의 차등팽창 때문에 뒤틀리는 경향이 있다.
게다가, 고체와 기체유동 안에서 비말동반된 충돌하는 고체에 의해 야기되는부식으로부터 관을 보호하는 것이 필요하다. 이 보호는 수집기 전체의 높이를 따라 사용되어야 하는 스테인레스강이나 세라믹으로 만들어진 관 차폐물의 사용을 필요로 하는데, 이것은 비용이 더 들게 한다.
본 발명은 통상 U형상으로 제공되는 충격형 입자분리기의 다양한 구조와 형태를 포함하나, 이는 W나, E, V, 또는 다른 모양으로 형성될 수 있고, 유체-냉각관에 의해서 지지된다. 이러한 충격형 입자분리기는 순환유동상(CFB)보일러나 반응기에서 특별하게 사용된다. 본 발명은 기능적인 이행성의 고려에 의해 요구되는 수집모양으로부터 지지기능을 분리하여서, 수집모양을 형성하는 데에 사용되는 재료의 요구강도를 감소시킨다. 이러한 접근에 의해서, 유체-냉각 지지부로 만들어지는 재료의 강도는 유체-냉각 지지부를 구성하는 재료의 낮은 작동온도로 인해 훨씬 높아서, 유체-냉각 지지부를 위해 저가의 재료를 사용할 수 있게 한다. 게다가, 각 전체 충격형 입자분리기의 기능적인 모양을 만들기 위해 비교적 작은 분할부를 사용함으로써, 각 분할부를 위한 요구강도는 각 수집부재의 분할부가 단지 그 자체만을 지지하는 것을 필요로 하기 때문에 최소로 된다.
유체-냉각 지지부는 일반적으로 물이나 증기 또는 다른 적당한 냉매와 같은 유체에 의해서 냉각되는 관을 포함하는데, 이는 연도가스와 고체입자흐름에 위치한다. 각 수집부재는 단일한 유체-냉각관에 의해 지지될 수 있거나, 몇몇의 실시예에 도시된 바와 같이 서로에 대해 상대위치를 유지하도록 부착되는 두 개 이상의유체-냉각관이 사용될 수 있다. 수집부재를 형성하는 분할부는 하나 이상의 유체-냉각관에 직접 부착될 수 있거나, 볼트 또는 러그와 후크 같은 잠금부착물을 사용함으로써 하나 이상의 관의 부착물에 부착될 수 있다.
필요하고 바람직하다면, 수집부재의 분할부는 열전도 시멘트 또는 그라우트(grout)에 분할부를 끼워박는 것과 같이 분할부의 냉각을 증대시키는 방법으로 유체-냉각 지지부에 부착될 수 있다. 선택적으로, 바람직하다면 분할부는 주위 연도가스와 고체입자의 온도와 가깝게 분할부의 작동온도를 유지하도록 작은 틈에 의해서 유체-냉각 지지부로부터 이격되거나 떨어질 수 있다. 이는 부식에 대한 저항을 더 크게 증진시키기 위해서 수집부재의 분할부의 온도제어를 위해 제공된다. 때때로, U-볼트, 나사못, 분할부의 후크와 함께 유체-냉각 지지부의 용접된 러그들이 수집부재의 분할부를 유체-냉각 지지부에 부착하는 데에 사용된다. 냉각지지부를 위한 재료에는 탄소강이나, 작동온도를 위해 요구되는 크롬-몰리브덴 합금과 같은 더 비싼 재료를 포함한다. 충격형 입자분리기를 구성하는 수집부재의 분할부는 탄소강이나, 합급강, 스테인레스강, 세라믹, 합성물, 또는 의도된 사용조건을 위해 요구되는 다른 재료로 만들어질 수 있다.
따라서, 본 발명의 한 양상은 순환유동상(CFB)보일러에서 연도가스유동으로부터 고체를 분리하는 장치에 관한 것이다. 모든 실시예에서, 이 장치는 CFB내에 위치한 다수의 수직한 충격형 입자분리기를 포함하고, 이 충격형 입자분리기는 다수의 엇갈린 열로 서로로부터 수평하게 이격되고서 근접하게 위치된다. 또한, 각 충격형 입자분리기는 냉매를 이송하는 적어도 하나의 수직한 유체-냉각 지지관과,적어도 하나의 지지관으로부터 지지되고서 이 지지관의 길이를 따라 연도가스유동을 향해 열려지는 수집채널을 형성하도록 인접한 끝에서 서로 상호작용하는 다수의 걸림부재를 구비한다.
다양한 실시예간의 차이는 CFB에서 배열부를 만드는 충격형 입자분리기 부재의 구조가 주로 포함된다.
제 1실시예에서, 각 지지관은 핀(fin)을 갖추며, 걸림부재는 측벽과 뒷벽을 갖는 U형상이고, 지지관의 뒤쪽으로부터 핀과 맞물리는 이에 부착된 후크에 의해 지지된다. 각 지지관은 걸림부재의 U형상부내에 위치하고, 지지관의 전면부로부터 핀과 맞물리는 잠금부분을 갖는 C-채널이 구비되는데, 이 C-채널은 CFB 보일러가 작동중일 때 충격형 입자분리기에 의해 수집된 고체에 의한 부식을 방지하도록 지지관을 덮어씌우게 된다.
선택적으로, 또는 전술된 보호부재의 구조에 덧붙여, 각 지지관은 지지관에 용접되고 내화물의 코팅부로 덮어씌워진 다수의 핀못; 세라믹 타일; 금속이나 세라믹 분무코팅; 금속이나 세라믹 캐스팅; 용접도금; 및 차폐물 중 적어도 하나를 구비할 수 있다.
다른 실시예에서, 각 지지관은 핀을 갖추며, 걸림부재는 U형상이고, 지지관의 앞쪽으로부터 핀과 맞물리는 후크에 의해 지지된다. 다시, 다수의 걸림부재는 지지관의 길이를 따라 연도가스유동을 향해 열려지는 수집채널을 형성하도록 인접한 끝에서 서로 상호작용한다. 여기서, 수집채널은 측벽과 뒷벽을 갖추는데, 뒷벽은 지지관의 외경에 상응하게 된 만곡부를 갖추며, 지지관은 걸림부재의 U형상부의바깥에 위치한다.
또 다른 실시예에서, 장치의 각 걸림부재는 함께 지지관을 둘러싸면서, 지지관의 길이를 따라 연도가스유동을 향해 열려지는 수집채널을 제공하도록 걸림부재의 인접한 끝에서 서로 상호작용하여 연결된 제 1 V형상부와 제 2 V형상부를 갖춘다.
선택적으로, 각 걸림부재는 함께 지지관을 둘러싸면서, 지지관의 길이를 따라 연도가스유동을 향해 열려지는 수집채널을 제공하도록 걸림부재의 인접한 끝에서 서로 상호작용하여 연결된 W형상부와 V형상부를 갖춘다.
바로 위에서 전술한 두 실시예에서는, 제 1부분과 제 2부분에 연결되고서, CFB내에 위치한 다수의 수직한 충격형 입자분리기를 통해 연도가스와 고체가 이동될 때 수집효율을 향상시키기 위해 연도가스와 고체의 유동을 특별한 경로로 제한하는 선도 및 후미판이 구비될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 각 충격형 입자분리기는 냉매를 이송하는 한쌍의 수직한 유체-냉각 지지관을 포함한다. 지지관의 쌍은 막이나 판에 의해 서로 연결되어 있고, 다수의 걸림부재는 막이나 판으로 지지되어 있다. 각 걸림부재는 지지관 쌍의 하나를 수용하도록 된 한쌍의 만곡부를 갖춘다.
선택적으로, 각 충격형 입자분리기는 냉매를 이송하는 하나의 수직한 유체-냉각 지지관을 포함하고, 이 하나의 지지관은 핀을 갖춘다. 다수의 걸림부재는 하나의 지지관에 의해 지지되고, 각 걸림부재는 연도가스의 유동에 대해 걸림부재를 지지하고 정렬하도록 핀에 놓이는 한쌍의 피트(feet)와 하나의 지지관을 수용하도록 된 만곡부를 갖춘다.
마지막으로, 또 다른 실시예는 각 충격형 입자분리기가 냉매를 이송하는 하나의 수직한 유체-냉각 지지관을 포함하고 이 지지관은 핀을 갖는 구조를 포함한다. 여기서, 다수의 걸림부재는 H형상이고 하나의 지지관을 둘러싸면서 이에 의해서 지지되는데, 각 H형상의 걸림부재는 하나의 지지관과 핀들을 수용하고 맞물리도록 된 부분을 갖추어, 연도가스유동에 대해 걸림부재을 지지하고 정렬하게 한다.
본 발명을 특징짓는 새롭고 다양한 형태는 이 명세서의 일부를 형성하면서 이에 첨부된 청구범위에서 특별히 기술되어 있다. 본 발명과, 그 작동상의 장점 및, 그 사용에 의해 얻어진 특정한 이득을 잘 이해하기 위해서, 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 첨부도면과 설명을 참조하기로 한다.
도 1은 충격형 입자분리기 시스템을 사용하는 종래의 CFB보일러 구조의 개략도이고,
도 2는 도 1의 2-2선 방향에서 바라본 노 안의 U빔 그룹의 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 개별적인 U빔 충격형 입자분리기의 제 1실시예를 도시한 배후사시도,
도 4는 도 3의 U빔 충격형 입자분리기의 단면도,
도 5는 도 4의 5-5선 방향에서 바라본 U빔 충격형 입자분리기의 측단면도,
도 6은 명확히 하기 위해 관보호부를 제거하여 도시한, 도 4의 5-5선 방향에서 바라본 U빔 충격형 입자분리기의 측단면도,
도 7은 도 4의 화살표 7의 방향에서 바라본 U빔 충격형 입자분리기의 정면도,
도 8은 명확히 하기 위해 관보호부를 제거하여 도시한, 도 4의 화살표 7의 방향에서 바라본 U빔 충격형 입자분리기의 정면도,
도 9는 본 발명에 따른 U빔 충격형 입자분리기의 제 2실시예를 도시한 정면사시도,
도 10은 도 9의 10-10선 방향에서 바라본 측단면도,
도 11은 도 10의 11-11선 방향에서 바라본 단면도,
도 12는 본 발명의 제 3실시예에 따른 U빔 충격형 입자분리기의 엇갈린 배열을 도시한 평면도,
도 13은 본 발명의 제 4실시예에 따른 U빔 충격형 입자분리기의 엇갈린 배열을 도시한 평면도,
도 14 내지 도 16은 본 발명에 따른 개별적인 U빔 충격형 입자분리기의 변형예(제 5와 제 6 및 제 7실시예)들을 도시한 단면도,
도 17과 도 18은 본 발명에 따른 개별적인 U빔 충격형 입자분리기의 제 8실시예를 도시한 단면도,
도 19는 본 발명에 따른 개별적인 U빔 충격형 입자분리기의 제 9실시예를 도시한 측면도,
도 20은 도 19의 화살표 20의 방향에서 바라본 단면도이다.
여기에서 사용되었듯이, CFB보일러라는 용어는 그 안에서 연소과정이 발생하는 CFB 반응기나 연소기를 언급한다. 본 발명은 특히 열을 발생시키는 수단으로서 CFB연소기를 사용하는 보일러나 증기발생기에 관한 것인 한편, 본 발명이 다른 종류의 CFB 반응기에 쉽게 사용될 수 있다. 예컨대, 본 발명은 연소과정과 다른 화학반응을 위해 사용되는 반응기나, 다른 곳에서 발생하는 연소과정으로부터의 기체와 고체 혼합물이 추가 처리를 위해 제공되거나, 반응기가 단지 입자나 고체가 연소과정의 부산물이 필요하지 않는 가스에 비말동반되는 구획부를 제공하는 곳에 적용될 수 있다. 비슷하게, U빔이라는 용어는 편리를 위해서 다음 설명에 사용되고, 이는연도가스로부터 입자를 수집하고 제거하기 위해 사용되는 임의의 형태의 오목한 충돌부재나 충격형 입자분리기를 넓게 언급하는 것을 뜻한다. 특별하게, 충격형 입자분리기는 평면이 아닌데, 부재가 연도가스로부터 입자를 수집하고 제거할 수 있게 하는 연도가스와 비말동반된 입자의 다가오는 유동에 대해 존재하는 오목하거나 컵 형상의 표면을 갖기만 한다면, U형상, V형상, E형상, W형상, 또는 임의의 다른 형상으로 될 수 있다.
이제 도면을 참조하는 바, 같은 참조번호가 여러 도면에 걸쳐 같거나 기능적으로 비슷한 부재를 언급하는 데에 사용되며, 도 1은 일반적으로 10으로 표기되고 순환유동상(12)과 연도출구(14) 및 미립자 복귀부(16)를 포함하는 노(盧)를 도시한다. 연료의 연소는, 미립자 덩어리가 있는 연도가스나 뜨거운 폐기물을 발생시키는 순환유동상에서 일어난다. 뜨거운 가스는 노(10)를 통해 연도출구(14)로 상승되는데, 이 가스는 몇 개의 열전달면(과열기나 재열기나 절탄기와 같은)과 대기(도시되지 않음)로 나가기 전의 청정단계를 통하거나 가로질러 통과한다.
엇갈린 열의 충격형 입자분리기(20)는 노(10)의 상부에 위치되고, 일반적으로 노의 지붕(26)에 지지된다. 입자분리기의 제 1그룹(22)은 노 안의 U빔(22)으로 언급되는 반면에, 입자분리기의 제 2그룹(24)은 이들 그룹(22)과 그룹(24) 사이에 도시된 도 1의 수직한 점선에 의해서 개략적으로 표시된 노의 출구의 하류에 제공되고 위치된다. 연도가스에 비말동반된 미립자 덩어리는 충격형 입자분리기(20)를 때리고, 분리되며, 순환유동상(12)에서 직접 뒤로 자유낙하하는데, 여기서 재순환된 미립자의 추가적인 연소나 반응이 일어날 수 있다. 일반적으로, 충격형 입자분리기(20)는 평면이 아니고, 바람직하게 단면이 U형상이나, V형상, E형상, W형상, 또는 비슷하게 오목하거나 컵모양으로 될 수 있다.
도 2는 노 안에서 그룹(22)을 형성하는 U빔(20)의 단면도로서, U빔(20)의 열이 인접한 열과 서로에 대해 엇갈리는 방법을 도시하고 있다. 노 안의 그룹(22)에 있는 각 U빔(20)의 바닥에는, 연도가스와 비말동반된 입자가 U빔(20)을 우회하는 것을 방지하기 위해서 전형적으로 팬이나 배플(23)을 형성하는 판이 있다.
이제, 도 3 내지 도 8을, 특히 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 U빔 충격형 입자분리기(100)의 제 1실시예를 도시하고 있다. 각 U빔(100)은 바람직하게 U형상의 단면을 갖는 다수의 걸림부재(110)로 구성되고, 이는 물이나, 증기, 이의 혼합물, 또는 다른 적절한 냉매에 의해 냉각될 수 있는 유체-냉각 지지관(120)으로 지지된다. 냉각관(120)과, 이들의 일부를 형성하는 U빔(100)은 도 1에 도시된 종래의 U빔(20)과 같이 수직하게 배열되고, 노(10)의 지붕(26)에 지지될 수 있다. 각 유체-냉각 지지관(120)에는, 걸림부재(110)가 바람직하게 후크(170:도 4와, 도 5, 도 6 및, 도 8에 도시됨)에 의해 지지되게 하는 핀(fin:130)이 구비된다. 개별적인 U빔(100)을 형성하는 걸림부재(110)를 지지하는 냉각관(120)은 U빔(100)의 수집부나 내부에 위치한다. 냉각관이나 지지관(120)은 2인치의 외경(OD)을 가질 수 있으나, 물론 다른 관직경이 사용될 수 있다. 덧붙여, 냉각관이나 지지관(120)의 부식을 막기 위해서, 바람직하게 C채널이나 이와 같은 형태의 보호부재(140)가 다가오는 연도가스와 고체입자의 유동이 지지관(120)에 직접 충돌하지 않도록 도시된 바와 같이 냉각관이나 지지관(120)의 전면부에 대해 구비된다. 이 실시예에서 유체-냉각 지지관(120) 및 관련된 보호부재(140)가 U빔(100)을 형성하는 걸림부재(110)의 내부의 일부를 차지하기 때문에, 개별적인 걸림부재(110)의 깊이는 수집효율이 감해지지 않도록 증가될 수 있다. 각 보호부재(140)는 핀(130)에 있는 노치의 후크(170)와 함께 체결되는 측면에 대칭적으로 형성되어, 관련된 유체-냉각 지지관(120)으로부터 부재(110)가 우발적으로 이탈되는 것을 막는 적어도 한쌍의 러그(150)를 갖추고 있다. 볼트(160)는 유체-냉각 지지관(120)에 대하여 보호부재(140)의 위치를 고정시킨다.
도 3과 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 각 걸림부재(110)의 하단은 경사져 있어서, 냉각관이나 지지관(120)의 길이를 따라 다른 것 위에 하나가 적층되고 결합하는 걸림부재(110)가 겹쳐질 수 있게 하고 기체와 고체입자들이 각 U빔(100)을 통과하는 것을 방지한다. 선택적으로, 걸림부재(110)는 임의의 경사진 하부없이 대체로 일직선으로 될 수 있고, 각 걸림부재(110)의 끝은 반턱쪽매이음부(shiplap)나 V홈 체결부 또는 이와 같은 것(도시되지 않음)을 구비할 수 있다.
도 9 내지 도 11은 일반적으로 200으로 표시되고 본 발명에 따른 U빔 충격형 분리기 부재의 제 2실시예를 도시하는데, 이는 도 3 내지 도 8에 도시된 제 1실시예의 변형예이다. 분리기 부재(200)와 분리기 부재(100)간의 주요 차이는 유체-냉각 지지관(120)이 분리기 부재(200)의 수집부의 외부에 있다는 것으로, 수집부의 안쪽에 있기 보다는 뒷부분에 위치한다는 것이다.
도시된 바와 같이, U빔(200)은 다시 다수의 개별적인 걸림부재(210)로 구성되어 있는 바, 각각은 좌측벽(202)과 우측벽(204) 및 뒷벽(206)을 갖춘다.뒷벽(206)은 유체-냉각 지지관(120)의 외경에 상응하게 된 만곡부(208)를 구비한다. 각 걸림부재(210)는 너비(W)와 깊이(D) 및 높이(H)를 갖는다. U빔(200)의 높이를 따르는(그리고 물론 U빔(100)의 높이를 따라) 여러 위치에서, U빔(200)의 모양과 정렬을 유지하도록 작용하고, (만약 판구조라면) U빔(200)으로 고체를 다시 떨어지게 하는 덮개판이나 배플(212)이 바람직하게 구비된다. 직경의 반대편에 있는 러그(230)들은 유체-냉각 지지관(120)에 용접되어 있고, 걸림부재(210)의 후크(270)는 지지를 위해 매달려 있다. 필요하면, 차폐물(214)이 구비되고 U빔(200)의 뒷부분에 고정되어, 유체-냉각 지지관(120)과 지지하는 러그(230) 및 후크(270)를 부식으로부터 보호한다. 선택적으로, 적어도 하나의 냉각관(120)은 내화물의 코팅부로 덮어씌워지고서 냉각관에 용접된 다수의 핀못; 세라믹 타일; 금속이나 세라믹 분무코팅; 금속이나 세라믹 캐스팅; 용접도금; 중 적어도 하나로 이루어진 내부식수단을 구비할 수 있다.
도 12는 본 발명에 따른 일반적으로 300으로 표시된 U빔 충격형 입자분리기의 제 3실시예를 사용하는 엇갈린 충격형 입자분리기의 배열을 도시한 평면도이다. 각 U빔(300)은 제 1 V형상부(302)와, 이 제 1 V형상부(302)에 연결된 제 2 V형상부(304)로 구성된다. 이와 함께, 이들은 부식으로부터 보호하기 위해 유체-냉각 지지관(120)을 둘러싸는 한편, 동시에 CFB가 작동할 때 연도가스와 고체입자의 다가오는 유동을 향해 열리는 수집영역을 제공한다.
도시된 경우에서, 제 1 V형상부(302)는 CFB가 작동 중일 때 연도가스와 고체입자의 다가오는 유동을 향해 열려 있다. 떨어져 있는 러그(330)는 U빔(300)을 고정시키도록 유체-냉각 지지관(120)에 구비되어서, 유체-냉각 지지관(120)과 U빔(300)을 구성하는 걸림부재 사이에 요구되는 분리거리를 유지하게 된다. 이것은 온도제어를 고려하여 이루어질 수 있다. 도시된 모양을 갖는 다수의 걸림부재는 U빔 충격형 입자분리기(300)를 만들기 위해서 유체-냉각 지지관(120)의 길이를 따라 구비된다.
도 13은 일반적으로 400으로 표시된 U빔 충격형 입자분리기의 제 4실시예에 따른 엇갈린 충격형 입자분리기 배열을 도시한 평면도이다. 다시, 제 1과 제 2 V형상부(402,402)는 각각 유체-냉각 지지관(120) 주위에 구비되고, 바람직하게 용접에 의해서 전과 같이 서로 연결되어 있다. 하지만, U빔(300) 뿐만 아니라 U빔(400)은 제 1과 제 2 V형상부 모두를 갖춘 단일부품으로 제조될 수 있다. 떨어져 있는 러그(430)가 U빔(300)의 경우에서와 같이 구비된다. U빔(400)은 U빔(300)과는 상이한 바, 분리기나 U빔(400)의 배열을 통해 이송될 때 수집효율을 향상시키도록 특정한 경로로 연도가스와 고체입자의 유동을 국한시키게 하는 제 1과 제 2 V형상부에 연결된 선도판(406)과 후미판(408)을 구비한다.
도 14와 도 15 및 도 16은 각각 500과 600 및 700으로 표시되는, 개별적인 U빔 충돌형 입자분리기의 제 5와 제 6 및 제 7실시예의 단면도를 도시한다. 전술된 U빔(300,400)들과의 차이는 도면들을 다시 보면 명확해 진다. 도 14에서는, 제 1 V형상부(502)의 원위끝에 립부분(510)이 구비되어 있다. 지지 러그(530)는 전과 비슷한 형태로 제 1 V형상부(502)와 제 2 V형상부(504)를 지지한다. 제 1과 제 2 V형상부와 연결된 선도판과 후미판(506,508)도 선택적으로 구비될 수 있다. 도 15에서는, 제 1 V형상부 대신에 전과 같이 유체-냉각 지지관(120)을 둘러싸도록 상호작용하는 V형상부(604)에 연결된 W형상부(602)를 구비한다. 지지 러그(630)는 전처럼 W형상부(602)와 V형상부(604)를 지지한다. 마지막으로, 도 16에서는 도 14에 도시된 것과 같은 립부분(710)을 부가하면서, U빔(700)의 형태와 기능이 대체로 U빔(600)과 동일함을 알 수 있다. 도 15와 도 16에서, W형상부와 V형상부에 연결된 선도판과 후미판(각각 606,608;706,708)이 필요하면 다시 선택적으로 사용될 수 있다. 도 14 내지 도 16 모두에서, 도시된 형태를 갖는 복합분할부가 구비되어, 각각의 U빔 충격형 입자분리기를 형성하도록 유체-냉각 지지관(120)의 수직길이를 따라 매달려 있다.
도 17과 도 18은 본 발명에 따른 개별적인 U빔 충격형 입자 분리기의 제 8실시예의 단면도를 도시한다. 도 17에서, 일반적으로 800으로 표시되고, U빔을 형성하는 다수의 걸림부재의 각각은 이 걸림부재(800)의 뒤에 위치한 한쌍의 유체-냉각 지지관(120) 사이에 연결된 막이나 판(802)의 앞에 매달려 있다. 볼트(804)와 너트(806)는 각 부재(800)를 부착하는 데에 사용될 수 있다. 조립 후에, 808에 있는 앞부분은 플러그 용접이나 내부식성 내화물로 채워짐으로써 채워질 수 있다. 유체-냉각관(120)의 쌍을 수용하기 위해서, 개별적인 U빔 걸림부재(800)의 뒷부분은 유체-냉각 지지관(120)의 외경에 상응하게 된 만곡부(810)를 구비한다. 선택적으로, 도 18에 도시되듯이 단일한 유체-냉각 지지관(120)이 U빔(850)을 형성하는 개별적인 걸림부재를 지지할 수 있다. 유체-냉각 지지관(120)의 머리에 용접된 나사 못(852)과 너트(854)가 충분한데, 다시 856에 있는 앞부분은 이러한 고정구의 부식을 막기 위해서 채워질 수 있다. U빔 걸림부재(850)의 뒷부분에 있는 만곡부(857)는 다시 유체-냉각 지지관(120)을 수용하고, 반면에 피트(858)는 연도가스와 고체입자의 다가오는 유동에 대해 U빔 걸림부재(850)가 지지되고 안정되게 하며 적절히 정렬되게 하도록 핀(fin)이나 판(860) 위에 있다. 부재(800) 또는 부재(850)는 바람직하기로 U빔을 통해 입자가 새는 것을 막기 위한 대략 6에서 9인치 높이의 세라믹 캐스팅과, 반턱쪽매이음부나 수직한 V형상 홈이다.
끝으로, 도 19와 도 20은 일반적으로 900으로 표시되고 개별적인 U빔 충격형 입자분리기의 제 9실시예를 도시한다. 여기서, U빔 걸림부재는 단면이 H모양이고, 선도부(902)를 구비한다. 다른 종래의 U빔 구조의 부식패턴의 현지관찰은 후미부가 실제로 입자를 수집할 수 있음을 나타내어서, 후미부(904)도 구비된다. 하지만, 선도부(902)의 깊이(D)가 일반적으로 후미부(904)보다 깊다.
유체-냉각 지지관(120)은 바람직하기로 H형상의 U빔(900)을 지지하고 정렬하는 데에 충분한 핀이나 막(906)을 구비한다. 다시, 완전한 U빔(900)은 지지관(120)의 길이를 따라 다수의 쌓여진 걸림부재로 구성되어 있다. 도 19에 도시되었듯이, 선도부(902)와 후미부(904)의 최끝단은 열팽창을 허용하도록 908에 도시된 것과 같이 비스듬하게 구멍이 뚫려 있다.
따라서, 전술된 실시예들에 사용된 유체-냉각 지지관(120)은 개별적인 U빔 충격형 입자분리기를 구성하는 다수의 걸림부재의 정렬과 냉각 뿐만 아니라 냉각된 지지부를 제공한다.
다양한 실시예의 각 걸림부재는 높은 열저항성을 갖는 합금이나 세라믹 또는다른 재료로 구성될 수 있다. 이는 단일한 부품으로 이루어지거나 별개의 부분으로 만들어질 수 있고, 기능이나 경제적인 고려에 의해 주조나 압출성형될 수 있다.
본 발명의 특별한 실시예가 본 발명의 원리의 적용을 설명하기 위해서 상세하게 도시되고 설명되었지만, 당해분야의 숙련자들은 이러한 원리로부터 벗어남없이 다음의 청구범위에 의해 한정된 발명의 형태로 변환될 수 있음을 알 수 있다. 예컨대, 본 발명은 순환유동상 반응기나 연소기를 포함하는 새로운 구조나, 기존의 순환유동상 반응기나 연소기의 교체, 수리, 변경에 적용될 수 있다. 본 발명의 일부 실시예에서, 본 발명의 어떤 형태는 때때로 다른 형태를 상응하게 사용하지 않고서 장점을 얻는 데에 사용될 수 있다. 따라서, 모든 변화와 실시예는 적절히 다음 청구범위의 범주내에 있게 된다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 온도차에 의한 차등팽창으로 인한 입자분리기의 비틀림을 방지하고, 관의 부식을 방지하면서도 비용절감의 효과가 있게 된다.
Claims (17)
- CFB내에 위치하고, 다수의 엇갈린 열로 서로로부터 수평하게 이격되고서 인접하게 위치되며, 냉매를 이송하는 적어도 하나의 수직한 유체-냉각 지지관과 이 적어도 하나의 지지관에 지지되는 다수의 걸림부재를 구비하되, 다수의 걸림부재는 지지관의 길이를 따라 연도가스유동을 향해 열려 있는 수집채널을 형성하도록 그 인접한 끝에서 서로 상호작용하는, 다수의 수직한 충격형 입자분리기를 포함하는 순환유동상(CFB)보일러에서 연도가스유동으로부터 고체를 분리하는 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 각 지지관은 핀을 갖추고, 상기 걸림부재는 측벽과 뒷벽을 갖춘 U형상이면서, 지지관의 뒤쪽으로부터 핀과 맞물리도록 부착된 후크에 의해 지지되되, 각 지지관은 상기 걸림부재의 U형상부내에 위치하는 한편, C채널은 지지관의 전면으로부터 핀과 맞물리는 잠금부분을 갖추고서, CFB 보일러가 작동 중일 때 충격형 입자분리기로 수집된 고체에 의한 부식을 방지하도록 지지관을 덮어씌우는 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 걸림부재는 경사져 있고, 다수의 걸림부재의 인접단은 서로 겹쳐지는 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 다수의 걸림부재의 인접단은 반턱쪽매이음부와 V홈 결합부 중 하나에서 만나는 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 다수의 걸림부재는 금속과 세라믹 중 하나로 만들어지는 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 다수의 걸림부재는 그 모양과 정렬을 유지하기 위해서 스트랩(strap)을 구비하는 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 다수의 걸림부재는 그 모양과 정렬을 유지하고, 고체를 수집채널 안으로 다시 떨어뜨리기 위해 배플을 구비하는 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 각 지지관은 이 지지관에 용접되고 내화물의 코팅부로 덮어씌워진 다수의 핀못; 세라믹 타일; 금속이나 세라믹 분무코팅; 금속이나 세라믹 캐스팅; 용접도금; 및 차폐물 중 적어도 하나를 구비하는 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 각 지지관은 핀을 갖추고, 상기 걸림부재는 U형상이면서, 지지관의 앞쪽으로부터 핀과 맞물리도록 후크에 의해 지지되며, 다수의 걸림부재는 지지관의 길이를 따라 연도가스유동을 향해 열려 있는 수집채널을 형성하도록 인접한 끝에서 서로 상호작용하되, 상기 수집채널은 측벽과 뒷벽을 갖추고, 이 뒷벽은 지지관의 외경에 상응하게 된 만곡부를 갖추며, 상기 지지관은 걸림부재의 U형상부의 외부에 위치하는 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 각 걸림부재는 지지관을 함께 둘러싸면서 지지관의 길이를 따라 연도가스유동을 향해 열려 있는 수집채널을 제공하도록 걸림부재의 인접한 끝에서 서로 상호작용하도록 연결되는 제 1 V형상부와 제 2 V형상부를 갖추는 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 걸림부재는 지지관을 함께 둘러싸면서 지지관의 길이를 따라 연도가스유동을 향해 열려 있는 수집채널을 제공하도록 걸림부재의 인접한 끝에서 서로 상호작용하도록 연결되는 W형상부와 V형상부를 갖추는 장치.
- 제 10항 또는 제 11항에 있어서, CFB내에 위치한 다수의 수직한 충격형 입자분리기를 통해 연도가스와 고체가 이송될 때 수집효율을 향상시키기 위해 연도가스와 고체의 유동을 특정한 경로에 국한하도록 작용하면서 제 1과 제 2부분에 연결되는 선도판과 후미판을 구비하는 장치.
- 제 10항에 있어서, 상기 제 1 V형상부의 원위끝에 립부분을 포함하는 장치.
- 제 11항에 있어서, 상기 W형상부의 원위끝에 립부분을 포함하는 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 각 충격형 입자분리기는 냉매를 이송하는 한쌍의 수직한 냉각-유체 지지관을 포함하되, 이들 지지관은 막이나 판으로 서로 연결되어 있는 한편, 상기 다수의 걸림부재는 막이나 판으로 지지되며, 각 걸림부재는 지지관의 쌍의 하나를 수용하도록 된 한쌍의 만곡부를 갖추는 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 각 충격형 입자분리기는 냉매를 이송하는 하나의 수직한 냉각-유체 지지관을 포함하되, 이 지지관은 핀(fin)을 갖추는 한편, 상기 다수의 걸림부재는 하나의 지지관에 의해 지지되며, 각 걸림부재는 하나의 지지관을 수용하도록 된 만곡부와, 연도가스유동에 대해 걸림부재를 지지하고 정렬하도록 상기 핀에 위치하는 한쌍의 피트(feet)를 갖추는 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 각 충격형 입자분리기는 냉매를 이송하는 하나의 수직한 냉각-유체 지지관을 포함하되, 이 지지관은 핀을 갖추는 한편, 상기 다수의 걸림부재는 H형상이면서 하나의 지지관을 둘러싸면서 이에 의해 지지되며, 각 H형상의 걸림부재는 연도가스유동에 대해 걸림부재를 지지하고 정렬하도록 상기 핀과 하나의 지지관을 수용하고 맞물리도록 된 부분을 갖추는 장치.
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