KR20100097101A - 수관벽 화로 테이블을 갖는, 도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기 - Google Patents

수관벽 화로 테이블을 갖는, 도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기 Download PDF

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KR20100097101A
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steam generator
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KR1020107009553A
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아터 더블유 코레
로버트 파이아
토마스 켈리
존 페르손
프랭크 제이. 주니어. 존
Original Assignee
릴레이 파워, 인코포레이티드
휠라브레이터 테크놀로지스 인코포레이티드
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Abstract

스팅 발생기는 도시의 고체 쓰레기 연료의 연소로부터 화로 배출 가스의 흐름을 발생시키기에 적합하도록 형성된 화로를 포함한다. 적어도 하나의 과열기가 화로의 상부 또는 백 패스(back pass) 내부에 배치된다. 과열기는 과열기 내부의 유체와 과열기 외부의 화로 배출 가스 사이에 열전달이 촉진되도록 함으로써 과열기 내부의 유체를 과열하기에 적합하도록 형성된다. 적어도 하나의 수관벽 화로 테이블(waterwall furnace platen)이 과열기의 상류에서 화로의 내부에 배치되고, 수관벽 화로 테이블은 수관벽 화로 테이블 내부의 유체와 수관벽 화로 테이블 외부의 화로 배출 가스 사이에 열 전달을 촉진함으로써 과열기에서의 화로 배출 가스의 온도를 낮추기에 적합하도록 형성된다.

Description

수관벽 화로 테이블을 갖는, 도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기{Municipal solid waste fuel steam generator with waterwall furnace platens}
본 발명은 도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기와 관련된다. 특히, 본 발명은 수관벽 화로 테이블을 갖는 도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기에 대한 것이다.
본 출원은 2007년 10월 1일에 출원된 미국 가특허 출원(Provisional Patent Application) No. 60/976,709와 2007년 12월 20일에 출원된 미국 특허출원 No. 11/961,654를 기초로 우선권을 주장하고, 상기 출원에 포함된 내용 전체는 여기에 참조적으로 포함된다.
쓰레기로부터 에너지 또는 쓰레기로부터 에너지 플랜트(waste-to-energy or energy-from-waste plant)는 쓰레기 물질을 연소시킴으로써 보일러 내부에서 높은 에너지 스팀을 발생시킨다. 도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기는 스팀을 발생시키기 위해서 쓰레기(refuse)와 같은 도시의 고체 쓰레기를 연료로써 사용한다. 상기 스팀은 전기를 발생시키기 위해서 고압 스팀 터빈을 구동하기 위해서 또는 스팀 사용자 "호스트(host)" 또는 지역 난방 시스템(district heating system)에 제공하기 위해서 공통적으로 사용된다. 환경 친화적인 방법으로 작동되는 경우에 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기는 두 개의 문제를 통시에 해결할 수 있다.: 고체 쓰레기를 처분하기 위한 매립지 수요를 줄이고, 필요한 많은 전력을 생산한다.
화석 연료, 도시의 고체 쓰레기 및 다른 연료를 연소시키기에 적합한 것들을 포함해서 많은 스팀 발생기는 연소구역 보다 하류의 과열기를 포함한다. 지나가는 연소가스가 과열기로 열을 방출함에 따라 과열기 내부의 스팀은 과열상태(superheated state)가 된다. 이 과열된 스팀은 전통적으로 고압 터빈(high-pressure turbines)을 구동하기 위해 사용된다. 이러한 극한 온도에서 과열기에 대한 물질의 요구는 크다. 석탄으로 구동되는 스팀 발생기(coal powered steam generator)에서 과열기의 수명을 늘리는 하나의 방법은 과열기의 상류에 수관벽 화로 테이블들의 뱅크(a bank of waterwall furnace platens upstream from the superheater)를 포함하는 것이다. 수관벽 화로 테이블들은 상대적으로 차가운 유체를 순환시키고, 이에 따라 뜨거운 가스가 과열기에 도달하기 전에 연소가스로부터 열의 일부를 흡수한다. 이것은 과열기 앞에서 화로 가스 배출온도를 낮추고 사용수명을 연장하는 효과를 가진다. 이 배열은 궁극적으로 부식율을 감소시키고, 과열기의 유용한 수명을 현저하게 연장하며, 전반적인 열 효율에 실질적인 영향을 주지 않는다.
그러나, 도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기에서는 과열기에서의 연소가스가 석탄과 다른 연료를 사용하는 스팀 발생기에서 보다 더 훨씬 더 부식성이 크다. 이것은 잦은 보수 또는 과열기의 교체로 이어지고, 잦은 보수 또는 과열기의 교체는 장치가 작동하지 않는 시간을 초래한다. 부식성이 높은 환경은 도시의 고체 쓰레기 연료를 사용하는 스팀 발생기에 수관벽 화로 테이블을 사용하는 것을 막아왔다. 대신에, 비용이 비싼 합금 튜브 및/또는 차패를 연소가스의 경로에 배치하거나 화로 연통 가스의 배출 온도(furnace flue gas exit temperature)를 낮추기 위해서 화로의 전체높이를 크게 하는 것과 같은 다른 접근법이 과열기를 보호하기 위해서 만들어져왔다. 그러나, 현존하는 시설에서 과열기의 부식을 줄이기 위해서 화로의 사이즈를 적절하게 늘리는 것은 공간의 제약 때문에 극히 어렵다. 그리고, 과열기를 차폐하는 것은 과열기 근처에서 화로 연통 가스의 배출 온도를 낮추지 않는다.
이러한 관습적인 방법과 시스템은 그들의 목적을 위해 만족스러운 것으로 일반적으로 고려되어왔다. 그러나, 이 기술분야에서 도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기 내부에서 과열기를 보호하기에 적합한 수관벽 화로 테이블에 대한 지속적인 요구가 아직도 남아 있다. 이 기술분야에서 도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기에 사용하기 위한, 지속적으로 사용할 수 있고 제조와 사용이 용이하고 비용이 효과적인 수관벽 화로 테이블에 대한 요구가 또한 남아 있다. 본 발명은 이러한 문제들에 대한 해결책을 제공한다.
본 발명의 목적은 도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기 내부에서 과열기를 보호하기에 적합한 수관벽 화로 테이블과, 이를 구비한 도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기와, 스팀 발생 플랜트와, 스팀을 발생시키기 위한 시스템과, 스팀 발생기를 새로 장착하는 방법과, 스팀 발생기에서 NOX 제어를 향상시키는 방법과, 스팀 발생기에서 NOX의 선택적인 비-촉매 감소를 위한 반응물의 요구량을 줄이기 위한 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기에 사용하기 위한, 지속적으로 사용할 수 있고 제조와 사용이 용이하고 비용이 효과적인 수관벽 화로 테이블과, 이를 구비한 도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기와, 스팀 발생 플랜트와, 스팀을 발생시키기 위한 시스템과, 스팀 발생기를 새로 장착하는 방법과, 스팀 발생기에서 NOX 제어를 향상시키는 방법과, 스팀 발생기에서 NOX의 선택적인 비-촉매 감소를 위한 반응물의 요구량을 줄이기 위한 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 목적과 장점은 아래의 설명에 제공되고 명백해질 것이다. 본 발명의 추가적인 장점은 첨부된 도면 뿐만 아니라 상세한 설명과 청구항에 특별히 언급된 방법과 시스템에 의해서 현실화되고 얻어질 것이다.
이러한 장점 및 다른 장점을 얻기 위해서 그리고 본 발명의 목적에 따라, 본 발명은 도시의 고체 쓰레기 연료의 연소로부터 연소가스의 흐름(stream)을 발생시키기에 적합하도록 형성된 화로를 구비하는 스팀 발생기를 포함한다. 상기 스팀 발생기는 연소구역(combustion zone)의 하류, 또는 화로의 백패스(back pass)에 가장 근접한 곳, 화로의 상부 내부에 배치된 적어도 하나의 과열기를 또한 포함한다. 과열기는 과열기 내부의 유체와 과열기 외부의 화로 배출 가스 사이에 열전달을 촉진함으로써 과열기 내부의 유체를 과열시키기에 적합하도록 형성된다. 적어도 하나의 수관벽 화로 테이블이 과열기의 상류에 화로 내부에 위치한다. 수관벽 화로 테이블은 수관벽 화로 테이블 내부의 유체와 수관벽 화로 테이블 외부의 화로 배출 가스 사이에 열전달을 촉진함으로써 과열기에서의 화로 배출 가스의 온도를 낮추기에 적합하도록 형성된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 바람직하게, 적어도 하나의 과열기와 수관벽 화로 테이블은 열 수압 회로(thermal hydraulic circuit)의 일부로서 유체가 서로 통한다. 또 다른 바람직한 실시예에서, 수관벽 화로 테이블은 과열기에 대한 유지관리 접근(maintenance access)을 허용할 수 있도록 화로 내부에 배치된다. 수관벽 화로 테이블은 작동 중에 진동하고 상기 테이블의 외부표면에 잔류물이 쌓이는 것을 줄이기 위해서 수관벽 화로 테이블에 작동가능하게 연결된 기계적인 수단(mechanical means)을 더 포함할 수 있다. 수관벽 화로 테이블은 외부 공급 헤드(external supply header)의 열 팽창과 플렉싱(flexing)을 수용하기에 적합하도록 형성된 파이핑 헤더 팽창 루프(piping header expansion loop)를 포함할 수 있다.
본 발명은 도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기에 사용되는 수관벽 화로 테이블을 또한 포함한다. 바람직하게, 수관벽 화로 테이블은 튜브의 뱅크(a bank of tube)를 포함하는데, 튜브의 뱅크는 막(membrane construction)을 포함하고 튜브의 내부를 순환하는 유체와 튜브의 외부를 통과하는 화로 배출가스의 흐름 사이에 열전달을 촉진하기에 적합하다. 튜브의 뱅크는 부식 저항 물질을 포함한다.
부식 저항 물질은 튜브 뱅크의 외부표면에 배치된 덮개(overlay)를 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 덮개는 인코넬 ® 합금(Inconel ® alloy)을 포함한다. 상기 덮개는 인코넬 ® 625(Inconel ® 625)를 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 수관벽 화로 테이블은 과열기에 대한 유지관리 접근을 허용할 수 있도록 화로 내부에 배치된다. 전형적인 수관벽 스크린(waterwall screens) 처럼 과열기의 바로 앞에 배치되는 것이 아니라 수관벽 화로 테이블을 과열기로부터 떨어지도록 위치시키는 것도 또한 본 발명의 의도이다. 과열기의 성능이 특히, 화로 연소 공정으로부터 발생된 복사열과 광선(luminous light)에 의존하는 경우에 수관벽 화로 테이블이 수 피트(several feet) 떨어져서 위치하는 것이 중요하다.
수관벽 화로 테이블은 새로운 스팀 발생 플랜트에 사용하기에 적합하도록 의도되었다. 본 발명에 따른 스팀 발생 플랜트는 도시의 고체 쓰레기 연료의 연소로부터 발생된 연소가스의 흐름을 발생시키기에 적합하도록 형성되었다. 적어도 하나의 과열기가 화로의 내부 또는 화로의 상부에 가장 근접한 곳 또는 화로의 백 패스(back pass)에 배치된다. 과열기는 과열기 내부의 유체와 과열기 외부의 화로 배출 가스 사이에 열전달을 촉진하기에 적합하도록 형성된다. 적어도 하나의 수관벽 화로 테이블이 과열기의 상류에서 화로의 내부에 배치된다. 수관벽 화로 테이블은 수관벽 화로 테이블 내부의 유체와 과열기 및 수관벽 화로 테이블 외부의 화로 배출 가스 사이에 열 전달을 촉진함으로써 과열기에서의 화로 배출 가스의 온도를 낮추기에 적합하도록 형성된다. 스팀으로 구동되는 시스템은 과열기와 유체가 통한다.
상기 스팀으로 구동되는 시스템은 고압 터빈(high-pressure turbine)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 스팀으로 구동되는 시스템은 스팀 호스트(steam host) 또는 지역 난방 시스템(district heating system)을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 과열기와 수관벽 화로 테이블은 열 수압 회로(thermal hydraulic circuit)의 일부로서 유체가 서로 통할 수 있다.
본 발명은 도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기의 열 수압 회로 내에서 스팀을 발생시키기 위한 시스템을 더 포함할 수 있다. 상기 시스템은 적어도 하나의 과열기를 포함하는데, 과열기는 과열기 내부의 유체와 과열기 외부의 화로 배출가스 사이에 열전달을 촉진하기에 적합하도록 형성된다. 포화 스팀(saturated steam)을 과열기에 공급하기 위해서 증기(vapor)와 액체(liquid)를 분리하기 위해서 드럼은 과열기와 유체가 서로 통한다. 적어도 하나의 수관벽 화로 테이블이 드럼과 유체가 서로 통한다. 수관벽 화로 테이블은 수관벽 화로 테이블 내부의 유체와 과열기 외부의 화로 배출 가스 사이에 열전달이 촉진되도록 과열기에서의 화로 배출 가스의 온도를 낮추기에 적합하도록 형성된다. 수관벽 화로 테이블은 수관벽 화로 테이블의 외부표면에 배치된 부식 저항 덮개(corrosion resistant overlay)를 포함한다.
본 발명은 도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기에서 과열기의 부식을 줄이는 방법을 포함한다. 상기 방법은 과열기의 상류에 배치된 수관벽 화로 테이블을 제공하는데, 상기 방법에서 수관벽 화로 테이블은 수관벽 화로 테이블 내부의 유체와 수관벽 화로 테이블 외부의 화로 배출 가스 사이에 열전달을 촉진함으로써 과열기에서의 화로 배출 가스의 온도를 낮추기에 적합하도록 형성된다. 상기 방법은 과열기 외부의 화로 배출 가스의 흐름을 냉각시키기 위해서 수관벽 화로 테이블에서 튜브의 뱅크(a bank of tube)를 통하여 유체를 순환시키는 것을 또한 포함한다.
본 발명에 따라 과열기의 부식을 줄이기 위해서 도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기를 새로 장착하는 방법이 또한 고려된다. 상기 방법은 수관벽 화로 테이블을 제공하는 것을 포함하고, 상기 수관벽 화로 테이블은 수관벽 화로 테이블 내부의 유체와 과열기 외부의 화로 배출가스 사이에 열전달을 촉진함으로써 도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기에서 과열기에서의 화로 배출가스의 온도를 낮추기에 적합하도록 형성된다. 스팀 발생기의 상부 화로 천장(roof) 및 적어도 하나의 화로 벽을 통한 접근(an access)이 개방된다. 수관벽 화로 테이블이 상부 화로 천장 및 적어도 하나의 화로 벽을 통하여 장착된다. 상기 방법은 수관벽 화로 테이블을 스팀 발생기의 드럼에 작동 가능하게 연결하는 것을 또한 포함한다.
새로 장착하는 상기 방법은 도시의 현존하는 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기 내부에서 온도를 측정하는 것을 더 포함하는데, 수관벽 화로 테이블을 제공하는 단계는 도시의 현존하는 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기 내부에서 측정된 온도에 기초하여 과열기의 부식을 줄이기 위해서 수관벽 화로 테이블을 형성하는 것을 포함한다.
본 발명에 따라 도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기에서 NOX 제어를 향상시키는 방법도 있다. 상기 방법은 도시의 고체 쓰레기 연료의 연소로부터 화로 배출 가스의 흐름을 발생시키기에 적합하도록 형성된 화로를 제공하는 단계를 포함하고, 상기 화로는 연소 구역의 하류 또는 백 패스(back pass)에 가장 근접한 곳에 배치된 적어도 하나의 과열기와, 상기 과열기의 상류에서 화로의 내부에 배치된 적어도 하나의 수관벽 화로 테이블을 포함한다. 상기 화로는 과열기로부터 스팀을 발생시키기 위해서 작동된다. 상기 방법은 과열기에서의 화로 배출 가스의 온도를 낮추기 위해서 적어도 하나의 수관벽 화로 테이블을 통하여 유체를 순환시킴으로써 NOX의 감소를 증가시키는 것을 더 포함한다.
도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기에서 NOX의 선택적인 비-촉매 감소(selective non-catalytic reduction, SNCR)를 위한 반응물의 요구량을 줄이기 위한 방법도 또한 본 발명의 범위에 포함된다. 상기 방법은 SNCR을 위한 화로 내부에서 향상되고 안정적인 온도 환경을 제공하는, 도시의 고체 쓰레기 연료의 연소로부터 화로 배출 가스의 흐름을 발생시키기에 적합하도록 형성되고, 상기 화로는 백 패스에 가장 근접한 곳과 연소 구역의 하류에 배치된 적어도 하나의 과열기와, 상기 과열기의 상류에서 화로 내부에 배치된 적어도 하나의 수관벽 화로 테이블을 포함한다. 선택적인 비-촉매 감소 시스템은 화로 배출 가스로부터 NOX 배출을 줄이기 위해서 작동 가능하게 연결되도록 구비된다. 상기 방법은 과열기로부터 스팀이 발생되도록 화로를 작동하는 것과, 허용 한계(acceptable limits) 내에서 NOX 배출을 줄이기 위해서 화로 배출 가스를 반응물(reactant)의 요구되는 양과 반응시킴으로써 선택적인 비-촉매 감소 시스템을 작동하는 것을 포함한다. 상기 방법은 과열기에서의 화로 배출 가스의 온도를 낮추기 위해서 유체를 적어도 하나의 수관벽 화로 테이블을 통하여 순환시킴으로써 요구되는 반응물의 양을 줄이는 단계를 포함한다. 상기 반응물은 요소(urea), 암모니아(ammonia) 또는 다른 적합한 반응물일 수 있다. 상기 방법을 선택적인 촉매 감소(selective catalytic reduction, SNCR) 시스템과 함께 사용하는 것도 또한 가능하다.
전술한 일반적인 설명과 아래의 상세한 설명은 예시적인 것이고 권리청구된 본 발명을 추가로 설명하기 위한 것이라는 것을 이해하여야 한다. 동반된 도면들은 이 명세서에 포함되고 명세서의 일부분을 이루는데, 본 발명의 방법과 시스템을 예시하고 이해를 돕기 위해서 포함된다. 상세한 설명과 함께, 도면들은 본 발명의 원칙들을 설명하는데 기여한다.
본 발명은 도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기 내부에서 과열기를 보호하기에 적합한 수관벽 화로 테이블과, 이를 구비한 도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기와, 스팀 발생 플랜트와, 스팀을 발생시키기 위한 시스템과, 스팀 발생기를 새로 장착하는 방법과, 스팀 발생기에서 NOX 제어를 향상시키는 방법과, 스팀 발생기에서 NOX의 선택적인 비-촉매 감소를 위한 반응물의 요구량을 줄이기 위한 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기에 사용하기 위한, 지속적으로 사용할 수 있고 제조와 사용이 용이하고 비용이 효과적인 수관벽 화로 테이블과, 이를 구비한 도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기와, 스팀 발생 플랜트와, 스팀을 발생시키기 위한 시스템과, 스팀 발생기를 새로 장착하는 방법과, 스팀 발생기에서 NOX 제어를 향상시키는 방법과, 스팀 발생기에서 NOX의 선택적인 비-촉매 감소를 위한 반응물의 요구량을 줄이기 위한 방법을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 스팀 발생기의 제1 실시예를 보여주는 측면 종단면도(cross-sectional side elevation view)로서, 화로(furnace), 수관벽 화로 테이블들(waterwall furnace platens), 과열기(superheater), 및 보일러 뱅크(boiler bank)를 보여준다.
도 2는 본 발명에 따른 도 1의 스팀 발생기를 보여주는 평단면도(cross-sectional plan view)로서, 드럼(drum)에 대한 수관벽 화로 테이블들과 과열기의 위치를 보여준다.
도 3은 본 발명에 따른 도 1의 스팀 발생기를 보여주는 평단면도로서, 보일러 백 패스(boiler back pass)에 대한 수관벽 화로 테이블, 과열기 및, 보일러 뱅크의 위치를 보여준다.
도 4는 본 발명에 따른 도 1의 스팀 발생기를 보여주는 정면 종단면도(cross-sectional front elevation view)로서, 열팽창(thermal expansion)과 압축(compression)을 수용하기 위한 파이핑(piping)의 굽힘(bends)을 보여준다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 참조가 자세히 설명될 것이고, 본 발명의 예가 도면에 도시된다. 본 발명의 상기 방법과 대응하는 단계가 상기 시스템의 자세한 설명과 연관되어 설명될 것이다. 여기에서 설명된 상기 기구와 방법은 도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기(municipal solid waste fuel steam generator)에서 과열기의 부식(corrosion)을 줄이기 위해서 사용될 수 있다. 본 발명은 화로 배기 가스 온도(furnace exit gas temperature)를 낮추고 화로 가스 흐름 분포(furnace gas flow distribution)를 개선하기 위해서 적합하다.
일반적으로 도면을 참조할 때 비슷한 번호들(like numerals)은 여러 도면에 걸쳐서 동일한 요소를 나타내는데, 도 1은 본 발명에 따라 도시의 고체 쓰레기(municipal solid waste)를 연료(fuel)로 연소할 때 스팀을 발생시키기 위한 스팀 발생기(steam generator)의 예시적인 실시예를 보여주는 측면 종단면도(cross-sectional side elevation view)이고, 100으로 표시된다. 스팀 발생기의 다른 실시예 또는 그것의 면들(aspects thereof)은 도 2-4에서 제공되고 아래에서 설명된다.
본 발명에 따르면, 스팀 발생기는 도시의 고체 쓰레기 연료의 연소로부터 연소가스의 스팀을 발생시키기 위해 형성되고 적합한 화로를 포함한다. 적어도 하나의 과열기가 화로의 상부, 연소구역의 하류(down stream), 또는 그것의 백패스에 가장 근접한 곳(proximate a backpass)의 내부에 위치한다. 이 기술분야의 당업자는 과열기가 적합한 다른 곳에도 설치될 수 있다는 것을 쉽게 알 수 있을 것이다. 과열기는 과열기 내부의 유체와 과열기로부터 배출되는 화로배출가스(furnace exit gases outside the superheater) 사이에 열전달을 촉진함으로써 과열기 내부의 유체를 과열하는데 적합하도록 형성된다. 적어도 하나의 수관벽 화로 테이블(waterwall furnace platen)이 과열기의 상류에서 화로 내부에 배치된다. 수관벽 화로 테이블은 수관벽 화로 테이블 내부의 유체와 수관벽 화로 테이블로부터 배출되는 화로 배출 가스 사이에 열전달을 촉진함으로써 과열기에서의 화로 배출 가스 온도를 낮추기에 적합하도록 형성된다.
한정적인 것이 아니라 예시적인 목적을 위해서, 여기에 구체화되고 도 1에 도시된 도시의 고체 쓰레기 연료 화로(102)는 고체 쓰레기를 연료로 연소시키는 것에 의해서 연소가스의 스팀을 발생시킨다. 예를 들어, 상기 고체 쓰레기(solid waste)는 쓰레기(refuse) 또는 다른 쓰레기 물질(other waste material)일 수 있다. 연소가스는 상부 화로(104)로 이동하는데, 연소가스는 상부 화로(104)에서 과열기(108)를 통하여 우회한다(diverted throuth superheater).
백패스(114)의 하류인 보일러 뱅크들(110)(downstream from backpass 114, boiler banks 110)은 물/스팀 혼합물을 수용하는 튜브를 포함한다. 보일러 뱅크들(110)에 유입되는 물은 지나가는 연소가스가 보일러 뱅크들(110)의 튜브벽을 통해서 상기 물과 열교환을 함에 따라 포화 스팀(saturated steam)으로 변환된다. 포화 스팀은 드럼(112)를 통과해서 과열기(108)에 유입된다. 과열기(108)는 보일러 뱅크들(110)의 상류에 위치하고, 이에 따라서 상부 화로(104)의 더 뜨거운 부분에 위치한다. 과열기(108)에 유입되는 포화 스팀은 화로로부터 배출되는 연소가스와 과열기(108)의 튜브벽(tube wall)을 통해서 열을 교환함으로써 과열된다. 상기 과열된 스팀은 예를 들어, 고압 스팀 터빈(high-pressure steam turbine)을 통과하거나, 또는 스팀 호스트(steam host) 또는 지역 난방 시스템(district heating system)에 분배됨으로써 전력원(power source)으로서 사용될 수 있다.
도시의 고체 쓰레기가 연료로서 사용되기 때문에 상부 화로(104) 내부의 상기 연소가스는 특별히 부식성이 있다. 전형적인 도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기에서는 상기 부식성 환경이 과열기의 금속성 튜브를 빨리 부식시킬 수 있다. 그러나, 여기에서 제공된 과열기(108)는 알려진 도시의 고체 쓰레기 스팀 발생기보다 현저하게 낮은 부식성을 겪는다. 부식성에 있어서의 감소는 수관벽 화로 테이블(waterwall furnace platen)(106) 때문인데, 수관벽 화로 테이블(106)은 과열기(108)의 상류에 위치한다. 수관벽 화로 테이블(106)은 물이 흐르는 튜브를 포함한다. 연소가스가 수관벽 화로 테이블(106)의 외부를 지나감에 따라 상기 열의 일부는 수관벽 화로 테이블(106)의 튜브 내부에 있는 물과 열교환을 한다. 이것은 상기 물을 예열하고, 상기 물의 전부 또는 일부를 스팀으로 변환시킬 수도 있는데, 상기 스팀은 드럼(112)을 통과한다. 동시에, 수관벽 화로 테이블(106)이 없는 경우보다 과열기(108)의 외부 온도(exterior temperature)가 현저하게 낮도록 화로 배출가스의 온도가 낮아진다. 과열기(108)의 튜브 주위의 낮은 온도는 과열기(108)에 대한 연소가스의 부식작용을 상당히 낮추는데, 이것은 과열기(108)의 사용수명(useable life)을 현저하게 증가시킨다.
바람직하게, 수관벽 테이블(106)은 인접한 각각의 튜브쌍 사이에 막(membrane)을 포함한다. 상기 막은 바람직하게는 스틸(steel)이지만 어떠한 적합한 물질도 사용될 수 있다. 상기 막은 상기 흐름 또는 테이블(106)의 열전달 특성에 현저한 부정적인 영향을 주지 않고 테이블(106)에 여분의 강성(extra rigidity)을 제공한다.
수관벽 화로 테이블(106)은 부식저항 물질을 사용함으로써 상부 화로(104)의 부식 환경에 대해서 보호될 수 있다. 부식 마모(corrosion wear)를 줄이기 위해서 수관벽 화로 테이블(106)의 튜브들에 보호 덮개(protective overlay)를 사용하는 것이 가능하다. 니켈 합금이 여기에서 설명된 적용에 있어서 덮개(overlay)에 특별히 적합하다. 수관벽 화로 테이블(106)를 위한 덮개에 사용될 수 있는 상업적 합금들은 미국 웨스트 버지니아 허밍톤의 스페셜 메탈社(Special Metals Corporation)에서 만든 인코넬 ® 합금(Inconel ® alloy)을 포함한다. 인코넬 ® 625(Inconel ® 625)는 특별히 적합한 덮개 물질이다. 그러나, 이 기술분야의 당업자는 본 발명의 범위와 기술적 사상을 벗어나지 않고서 다른 적합한 덮개 물질이 용이하게 사용될 수 있다는 것을 쉽게 알 수 있을 것이다. 게다가, 이 기술분야의 당업자는 본 발명의 범위와 기술적 사상을 벗어나지 않고서 수관벽 화로 테이블(106)의 튜브 뱅크들(tube banks)이 전적으로 부식 저항 물질로 만들어질 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
수관벽 화로 테이블(106), 과열기(108), 및 보일러 뱅크들(110)은 전부 단일한 열 수압 회로(thermal hydraulic circuit)의 부분이다. 액체 물이 자연스럽게 또는 다른 적합한 수단에 의해서 수관벽 화로 테이블(106)을 통하여 순환하는데, 수관벽 화로 테이블(106)에서는 위에서 설명한 바와 같이 상기 물에 열이 추가된다. 물은 또한 보일러 뱅크(110)도 통과하는데, 보일러 뱅크(110)에서는 액체 물을 포화 스팀으로 변환하기 위해서 열이 추가된다. 수관벽 화로 테이블(106) 및 보일러 뱅크(110)로부터의 스팀 및/또는 물은 드럼(112)에서 혼합되고, 드럼(112)은 액체 물로부터 스팀을 분리하고 이 기술분야에서 알려진 방법으로 상기 스팀을 과열기(108)로 보낸다. 과열기(108)에서는 열이 상기 스팀을 과열하기 위해서 위에서 설명된 방법으로 추가된다. 이후에 상기 스팀은 예를 들어, 위에서 설명된 바와 같이 기계적인 동력을 발생시키기 위해서 고압 스팀 터빈, 또는 스팀 호스트(steam host)에 대한 분배 또는 지역 난방 시스템(district heating system)에 사용된다. 상기 터빈 또는 히팅 시스템은 스팀으로부터 상당한 양의 에너지를 감소시키고, 상기 스팀은 액체 물로 응축된다. 상기 액체 물은 상기 사이클을 계속하기 위해서 보일러 드럼(112), 수관벽 화로 테이블(106) 및, 보일러 뱅크(110)로 펌핑되거나 다른 방법으로 순환된다.
한편, 위에서는 스팀 발생기(100)가 단일한 밀폐된 열 수압 회로(a single closed thermal hydraulic circuit)를 포함하는 것으로 설명되었지만, 이 기술 분야의 당업자는 수관벽 화로 테이블(106)가 별도 회로(separate circuit)의 부분이 될 수 있다는 것을 쉽게 알 수 있을 것이다. 또한, 스팀 발생기(100)가 밀폐 회로(closed circuit) 보다는 개방 회로(open circuit)로서 작동될 수 있는데, 상기 개방 회로에서는 액체 물이 외부 공급원(external source)으로부터 수관벽 화로 테이블(106) 및/또는 보일러 뱅크(110)에 공급될 수 있고 터빈 또는 히팅 시스템(heating system)에서 사용된 후에 주변(environment)으로 되돌아 갈 수 있다. 게다가, 위에서는 수관벽 화로 테이블(106)과 보일러 뱅크(110)가 병렬로 작동되는 것으로 설명되었지만, 이 기술분야의 당업자는 수관벽 화로 테이블(106)과 보일러 뱅크(110)를 직렬로 어떻게 작동시키는지를 쉽게 알 수 있을 것이다. 이 기술분야의 당업자는 본 발명의 범위와 기술적 사상을 벗어나지 않고서 열 수압 회로(thermal hydraulic circuit)에 대한 이러한 및 다른 적합한 변형(variation)이 만들어질 수 있다는 것을 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 2와 도 3은 스팀 발생기(100)의 서로 다른 단면을 보여주는 평면도이다. 도 2는 드럼(112)를 포함하는 단면을 보여준다. 도 3은 백 패스(back pass)(114)를 통과하는 단면을 보여준다. 양쪽 도면은 수관벽 화로 테이블(106) 사이의 공간(spacing)을 보여준다. 이 구성은 수관벽 화로 테이블(106)을 제거하지 않고서도 예를 들어, 과열기(108)와 수관벽 화로 테이블(106) 사이의 공간을 통하여 과열기(108) 및 수관벽 화로 테이블(106)에 대한 유지관리를 위한 접근(maintenance access)을 허용한다. 이 기술분야의 당업자는, 본 발명의 범위와 기술적 사상을 벗어나지 않고서, 과열기에 대한 접근을 허용하기 위해서 어떠한 적합한 구성도 사용될 수 있다는 것을 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 4는 스팀 발생기(100)의 정면 종단면(front elevation view)을 보여준다. 수관벽 화로 테이블(106)은 공통의 공급 헤더 파이프 배열(common supply header pipe arrangement)(118)에 연결되고, 공통의 공급 헤더 파이프 배열(118)은 튜브 굽힘(tube bends), 및 수관벽 화로 테이블(106)의 내부에서 열 팽창과 수축을 수용하기 위해서 각 수관벽 화로 테이블에 대한 헤더 파이핑 팽창 루프(header piping expansion loops)를 포함한다. 이 기술분야의 당업자는, 본 발명의 범위와 기술적 사상을 벗어나지 않고서, 열 팽창과 수축을 수용하기 위해서 어떠한 적합한 구성도 사용될 수 있다는 것을 쉽게 알 수 있을 것이다.
또한, 수관벽 화로 테이블(106)의 외부표면에 기계적 기구(mechanical device)(116)가 배치될 수 있다. 작동시에, 진동하는 포장(wrappers) 또는 다른 적합한 기구는 수관벽 화로 테이블(106)의 외부표면에 잔류물 증가(residue build-up)의 형성을 제거하거나 방지한다. 이 기술분야의 당업자는 진동 수단(vibration means)은 선택적이고, 본 발명의 범위와 기술적 사상을 벗어나지 않고서 어떠한 적합한 기계적인 또는 진동수단이 사용될 수 있다는 것을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명에 따르면, 도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기에서 과열기의 부식을 줄이기 위해서 어떤 방법이 제공된다. 상기 방법은 과열기의 상류에 수관벽 화로 테이블을 제공하는 것을 포함한다. 수관벽 화로 테이블은 수관벽 화로 테이블 내부의 유체와 상기 과열기의 외부에서 화로 배출 가스 사이에 열전달을 촉진함으로써 과열기에서의 화로 배출 가스 온도를 낮추기에 적합하도록 형성된다. 상기 방법은 수관벽 화로 테이블에서 튜브의 외부에서 화로 배출가스의 흐름을 냉각시키기 위해서 튜브의 뱅크를 통과하는 유체의 순환을 또한 포함한다.
한정이 아니라 예시를 위해서, 여기에 구체화되고 도 1-4에 설명된 바와 같이, 도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기에서 과열기 튜브의 부식을 줄이는 것이 다음과 같이 가능하다. 도시의 고체 쓰레기의 연소로부터 연소가스의 스팀을 생산하는 스팀 발생기(예를 들어, 100)의 상부 화로(예를 들어, 104)에서 과열기(예를 들어, 108)의 상부에 수관벽 화로 테이블(예를 들어, 106)이 구비된다. 위에서 설명된 바와 같이, 수관벽 화로 테이블은 화로 배출가스의 온도를 낮출 수 있도록 적합하게 형성된다. 상기 방법은 수관벽 화로 테이블의 외부를 통과하는 화로 배출가스의 흐름을 냉각시키기 위해서 수관벽 화로 테이블의 튜브의 뱅크를 통과하는 유체를 순환시키는 것을 더 포함한다. 따라서, 화로 배출가스가 과열기에 도달하면, 상기 온도는 낮아지고 과열기의 외부 표면에 대한 부식작용은 현저하게 줄어든다.
본 발명은 또한 과열기의 부식을 줄이기 위해서 도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기를 새로 장착하는(retrofitting) 방법을 또한 포함한다. 상기 방법은 수관벽 화로 테이블 내부의 유체와 상기 과열기의 외부에서 화로로부터 배출되는 연소가스 사이에 열전달을 촉진함으로써 도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기에서 과열기에서의 화로 배출 가스 온도를 낮추기에 적합하도록 수관벽 화로 테이블을 제공하는 것을 포함한다. 상기 방법은 스팀 발생기의 상부 화로의 천장(roof) 및 적어도 하나의 화로 벽을 통한 접근을 개방하는 것(opening an access)과, 상부 화로 천장 및 화로벽을 통하여 수관벽 화로 테이블을 장착하는 것 및, 수관벽 화로 테이블을 스팀 발생기의 드럼에 작동가능하도록 연결하는 것을 추가적으로 포함한다.
한정이 아니라 예시를 위해서, 도 1-4에 나타난 바와 같이, 과열기의 부식을 줄이기 위해서 현존하는 도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기에 적어도 하나의 수관벽 화로 테이블(예를 들어, 테이블(106))을 새로 장착하는 것이 가능하다. 현존하는 도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기의 사이즈와 구성은 플랜트마다 서로 다르고, 따라서 새로 장착하는데 사용하기 위해서 수관벽 화로 테이블을 구성하는 데 유용한 데이터를 제공하기 위해서 현존하는 스팀 발생기 내부의 작동온도를 측정하는 것이 종종 바람직하다. 이 기술분야의 당업자는 이러한 수단들을 어떻게 취하고, 수관벽 화로 테이블을 구성하기 위해서 상기 수단들을 어떻게 적용하는지를 쉽게 알 수 있을 것이다.
일단, 수관벽 화로 테이블이 준비되면, 위에서 설명된 바와 같이 수관벽 화로 테이블이 과열기의 부식을 줄이기 위한 적합한 위치에 상부화로 내부에서 장착될 수 있도록 상부 화로 천장과 적어도 하나의 화로벽 위치에 접근이 개방되어야 한다. 수관벽 화로 테이블의 상기 유체통로(fluid passage)는 스팀 발생기의 열/수압 회로(thermal/hydraulic circuit)에 연결되어야 한다. 위에서 설명된 바와 같이, 전형적으로 이것은 상부 화로에서 수관벽 화로 테이블을 드럼에 연결하는 것을 포함한다. 이 기술분야의 당업자는, 본 발명의 범위와 기술적 사상을 벗어나지 않고서, 새로 장착하는 공정의 다른 적합한 변형이 개개의 스팀 발생기 설계(individual steam generator designs)에 기초하여 실행될 수 있다는 것을 쉽게 알 수 있을 것이다.
위에서 설명된 상기 회로는 알려진 도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기와 비교하였을 때에 스팀 발생기(100)의 열 효율에 현저하게 영향을 주지 않고 서도 과열기(108)의 부식을 줄인다. 게다가, 수관벽 화로 테이블(106)을 가진 스팀 발생기(100)의 구성은 알려진 도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기 보다 낮은 화로 배출 가스온도 및 개선된 화로 배출가스 흐름 분포를 제공한다.
도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기에서 과열기가 부식되는 문제에 대한 전통적인 접근의 하나는 과열기에서의 온도를 줄이기 위해서 상부 화로의 높이를 단순히 증가시키는 것이라고 위에서 언급되었다. 스팀 발생기(100)는 화로 높이를 증가시키는 것 대신에 사용될 수 있다. 따라서, 현존하는 화로가 본 발명에 따라 새로 장착되는 경우에는 공간을 현저하게 절약할 수 있다. 화로의 사이즈를 증가시키는 것이 가능하지 않거나 공간의 제약으로 인해서 실제적이지 않은 경우에 본 발명에 따라 화로를 새로 장착하는 것이 그럼에도 불구하고 가능하다.
과열기의 부식을 줄이는 의도된 결과에 추가하여 본 발명은 여러 개의 기대하지 않은 효과를 제공한다. 본 발명에 따른 수관벽 화로 테이블은 화로의 열적 성능(thermal performance)을 향상시키는 것으로 증명되었다. (이 기술분야에서 알려진 선택적인 비-촉매 감소(selective non-catalytic reduction(SNCR))와 같은 방법에 의해서) NOx를 줄이기 위해서 요소(urea)를 사용하는 도시의 고체 쓰레기 연료 화로에서는 수관벽 화로 테이블의 사용이 NOx 배출에 대한 손상(detriment)없이 요소 필요량을 40%까지 줄였다. 이 기술분야의 당업자라면 이 양은 사이트(site)마다 변한다는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 선택적인 촉매 감소(selective catalytic reduction(SCR))를 가진 시스템에서도 유익하게 사용될 수 있다. 이 기술분야의 당업자라면 요소에 대한 감소된 요구로 인해서 필요량 보다 많은 추가적인 요소(urea)는 요구되는 수준 아래로 NOx를 추가적으로 줄이는 데에 사용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
기대하지 않았던 추가적인 결과는 본 발명에 따라 수관벽 화로 테이블을 사용한 도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기 유니트는 청소(cleaning) 사이의 통상적인 기간보다 33%까지 더 길게 작동될 수 있다는 것인데, 이것은 사이트(site)마다 변한다. 도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기를 청소하기 위한 공정이 비싸고 연소된 물질이 다양하기 때문에 이것은 현저한 이익이다. 또한, 본 발명에 따라 수관벽 화로 테이블을 사용한 결과로 스팀 발생기의 청소가 더 쉽고 50%까지 더 빨리졌다는 것이 입증되었다. 청소가 더 쉬워진 것은 수관벽 화로 테이블(waterwall furnace platens)의 존재로 인해서 잔류물(residue)과 애쉬(ash)의 구성(make up)에 있어서 변화가 생겼기 때문이다.
위에서 설명되고 도면에 나타난 바와 같이, 본 발명의 방법과 시스템은 과열기에 대한 부식작용이 감소된, 도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기를 제공한다. 본 발명의 범위와 기술적 사상을 벗어나지 않고서 본 발명의 기구와 방법에 다양한 수정과 변형이 만들어질 수 있다는 것은 이 기술분야의 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구항들과 그들의 균등물(equivalents)의 범위 내에 있는 수정들(modifications)과 변형들(variations)을 포함한다.
100 : 스팀 발생기 102 : 화로(furnace)
104: 상부 화로
106 : 수관벽 화로 테이블(waterwall furnace platen)
108 : 과열기(superheater) 110 : 보일러 뱅크
112 : 드럼 114 : 백 패스(back pass)
116 : 기계적 기구(mechanical device)
118 : 공통의 공급 헤더 파이프 배열(common supply header pipe arrangement)

Claims (32)

  1. a) 도시의 고체 쓰레기 연료(municipal solid waste fuel)의 연소로부터 화로 배출 가스(furnace exit gases)의 흐름(stream)을 발생시키기에 적합하게 형성된 화로;
    b) 상기 화로의 연소 구역(combustion zone)의 하류에 배치되고, 그 내부의 유체와 그 외부의 화로 배출가스 사이에 열전달을 촉진함으로써 그 내부의 유체를 과열하기에 적합하도록 형성된, 적어도 하나의 과열기; 및
    c) 상기 화로의 내부에서 과열기의 상류에 배치되고, 그 내부의 유체와 외부의 화로 배출가스 사이에 열 전달을 촉진함으로써 과열기에서의 화로 배출가스 온도를 낮추기에 적합하도록 형성된, 적어도 하나의 수관벽 화로 테이블(waterwall furnace platen);를 포함하는 스팀 발생기.
  2. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 과열기와 수관벽 화로 테이블 사이에는 열 수압 회로(thermal hydraulic circuit)의 일부로서 유체가 서로 통하는 스팀 발생기.
  3. 제1항에 있어서,
    수관벽 화로 테이블의 외부표면에 배치된 부식 저항 덮개(overlay)를 더 포함하는 스팀 발생기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 덮개가 인코넬 ® 합금(Inconel ® alloy)을 포함하는 스팀 발생기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 덮개가 인코넬 ® 625(Inconel ® 625)를 포함하는 스팀 발생기.
  6. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 수관벽 화로 테이블이 과열기에 대한 유지관리를 위한 접근(maintenance access)이 허용될 수 있도록 상기 화로 내부에 배치되는 스팀 발생기.
  7. 제1항에 있어서,
    작동 중에 상기 테이블을 진동시키고 상기 테이블의 외부표면에 잔류물이 쌓이는 것을 줄이기 위해서 적어도 하나의 수관벽 화로 테이블에 작동가능하게 연결된 기계적인 수단(mechanical means)을 더 포함하는 스팀 발생기.
  8. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 수관벽 화로 테이블 헤더 파이핑(waterwall furnace platen header piping)은 플렉싱(flexing)에 의해서 열팽창을 수용하기에 적합하도록 형성된 팽창 루프(expansion loop)를 포함하는 스팀 발생기.
  9. a) 막(membrane construction)을 포함하고, 그 내부를 순환하는 유체와 그 외부를 통과하는 화로 배출가스의 흐름 사이에 열전달을 촉진하기에 적합하고, 부식 저항 물질을 포함하는 튜브의 뱅크(bank of tube)를 포함하고,
    도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기에 사용되는 수관벽 화로 테이블.
  10. 제9항에 있어서,
    부식 저항 물질은 튜브 뱅크의 외부표면에 배치된 덮개를 포함하고, 상기 덮개는 인코넬 ® 합금(Inconel ® alloy)을 포함하는 수관벽 화로 테이블.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 덮개는 인코넬 ® 625(Inconel ® 625)를 포함하는 수관벽 화로 테이블.
  12. 제9항에 있어서,
    수관벽 화로 테이블이 과열기에 대한 유지관리 접근(maintenance access)을 허용할 수 있도록 화로 내부에 배치되기에 적합하게 형성된 수관벽 화로 테이블.
  13. 제12항에 있어서,
    수관벽 화로 테이블이 플렉싱(flexing)에 의해서 열팽창을 수용하기에 적합하도록 형성된 헤더 파이핑 팽창 루프(header piping expansion loop)를 포함하는 수관벽 화로 테이블.
  14. a) 도시의 고체 쓰레기 연료의 연소로부터 화로 배출 가스의 흐름(stream)을 발생시키기에 적합하도록 형성된 화로;
    b) 상기 화로의 연소 구역(combustion zone)의 하류에 배치되고, 그 내부의 유체와 그 외부의 화로 배출가스 사이에 열전달을 촉진함으로써 그 내부의 유체를 과열하기에 적합하도록 형성된, 적어도 하나의 과열기; 및
    c) 상기 화로의 내부에서 과열기의 상류에 배치되고, 그 내부의 유체와 과열기 외부의 화로 배출가스 사이에 열 전달을 촉진함으로써 과열기에서의 화로 배출가스 온도를 낮추기에 적합하도록 형성된, 적어도 하나의 수관벽 화로 테이블(waterwall furnace platen); 및
    d) 과열기와 유체가 서로 통하는 스팀 구동 시스템(steam powered system);을 포함하는 스팀 발생 플랜트(steam generation plant).
  15. 제14항에 있어서,
    상기 스팀 구동 시스템이 고압 터빈(high-pressure turbine)을 포함하는 스팀 발생 플랜트.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 스팀 구동 시스템이 스팀 호스트(steam host)를 포함하는 스팀 발생 플랜트.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 스팀 구동 시스템이 지역 난방 시스템(district heating system)을 포함하는 스팀 발생 플랜트.
  18. 제14항에 있어서,
    적어도 하나의 과열기와 수관벽 화로 테이블이 열 수압 회로(thermal hydraulic circuit)의 일부로서 유체가 서로 통하는 스팀 발생 플랜트.
  19. 제14항에 있어서,
    적어도 하나의 수관벽 화로 테이블의 외부표면에 배치된 부식 저항 덮개(corrosion resistant overlay)를 더 포함하는 스팀 발생 플랜트.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 덮개는 인코넬 ® 합금(Inconel ® alloy)을 포함하는 스팀 발생 플랜트.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 덮개는 인코넬 ® 625(Inconel ® 625)를 포함하는 스팀 발생 플랜트.
  22. 제14항에 있어서,
    적어도 하나의 수관벽 화로 테이블이 과열기에 대한 유지관리 접근(maintenance access)을 허용할 수 있도록 배치된 스팀 발생 플랜트.
  23. 제14항에 있어서,
    적어도 하나의 수관벽 화로 테이블은 플렉싱(flexing)에 의해서 열팽창을 수용하기에 적합하도록 형성된 헤더 파이핑 팽창 루프(header piping expansion loop)를 포함하는 스팀 발생 플랜트.
  24. 제14항에 있어서,
    작동 중에 상기 테이블을 진동시키고 상기 테이블의 외부표면에 잔류물이 쌓이는 것을 줄이기 위해서 적어도 하나의 수관벽 화로 테이블에 작동가능하게 연결된 기계적인 수단(mechanical means)을 포함하는 스팀 발생 플랜트.
  25. a) 그 내부의 유체와 그 외부의 화로 배출가스 사이에 열전달을 촉진하기에 적합하도록 형성된, 적어도 하나의 과열기;
    b) 과열기에 포화 스팀(saturated steam)을 공급하기 위해서 증기(vapor)와 액체(liquid)를 분리하기 위해서 과열기와 유체가 통하는 드럼;
    c) 드럼과 유체가 통하고, 그 내부의 유체와 과열기 외부의 화로 배출 가스 사이에 열전달을 촉진함으로써 과열기에서의 화로 배출 가스의 온도를 낮추기에 적합하도록 형성되며, 그 외부표면에 배치된 부식 저항 덮개를 포함하는 수관벽 화로 테이블;을 포함하고,
    도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기의 열 수압 회로에서 스팀을 발생시키기 위한 시스템.
  26. a) 그 내부의 유체와 과열기 외부의 화로 배출가스 사이에 열전달을 촉진함으로써 도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기에서 과열기에서의 화로 배출가스의 온도를 낮추기에 적합하도록 형성된 수관벽 화로 테이블을 제공하고;
    b) 스팀 발생기의 상부 화로 천장(roof) 및 적어도 하나의 화로 벽을 통한 접근을 개방하며(opening an access);
    c) 상부 화로 천장 및 적어도 하나의 화로 벽을 통하여 수관벽 화로 테이블을 장착하고,;
    d) 수관벽 화로 테이블을 스팀 발생기의 드럼에 작동 가능하게 연결하며;
    과열기의 부식을 줄이기 위해서 도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기를 새로 장착하는 방법.
  27. 제26항에 있어서,
    수관벽 화로 테이블을 제공하는 단계는 수관벽 화로 테이블의 외부표면에 배치된 인코넬 ® 625(Inconel ® 625) 덮개를 가진 수관벽 화로 테이블을 제공하는, 도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기를 새로 장착하는 방법.
  28. 제27항에 있어서,
    a) 도시의 현존하는 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기 내부에서 온도를 측정하고;
    b) 수관벽 화로 테이블을 제공하는 단계는 도시의 현존하는 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기 내부에서 측정된 온도에 기초하여 과열기의 부식을 줄이기 위해서 수관벽 화로 테이블을 형성하는 것을 포함하는;
    도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기를 새로 장착하는 방법.
  29. a) 도시의 고체 쓰레기 연료의 연소로부터 화로 배출 가스의 흐름을 발생시키기에 적합하도록 형성되고, 연소 구역의 하류에 배치된 적어도 하나의 과열기와, 상기 과열기의 상류에서 그 내부에 배치된 적어도 하나의 수관벽 화로 테이블을 포함하는 화로를 제공하는 단계;
    b) 과열기로부터 스팀을 발생시키기 위해서 화로를 작동하는 단계; 및
    c) 과열기에서의 화로 배출 가스 온도를 낮추기 위해서 적어도 하나의 수관벽 화로 테이블을 통하여 유체를 순환시킴으로써 NOX 감소를 증가시키는 단계;를 포함하는, 도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기에서 NOX 제어를 향상시키는 방법.
  30. a) 도시의 고체 쓰레기 연료의 연소로부터 화로 배출 가스의 흐름을 발생시키기에 적합하도록 형성되고, 연소 구역의 하류에 배치된 적어도 하나의 과열기와, 상기 과열기의 상류에서 그 내부에 배치된 적어도 하나의 수관벽 화로 테이블을 포함하는 화로를 제공하는 단계;
    b) 화로 배출 가스로부터 NOX 배출을 줄이기 위해서, 작동 가능하게 연결된 선택적인 비-촉매 감소 시스템(selective non-catalytic reduction system)을 제공하는 단계;
    d) 허용 한계(acceptable limits) 내에서 NOX 제어를 향상시키기 위해서, 화로 배출 가스를 반응물(reactant)의 요구되는 양과 반응시킴으로써 선택적인 비-촉매 감소 시스템을 작동하는 단계;
    e) 과열기에서의 화로 배출 가스 온도를 낮추기 위해서 유체를 적어도 하나의 수관벽 화로 테이블을 통하여 순환시킴으로써 요구되는 반응물의 양을 줄이는 단계;를 포함하는, 도시의 고체 쓰레기 연료 스팀 발생기에서 NOX의 선택적인 비-촉매 감소를 위한 반응물의 요구량을 줄이기 위한 방법.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 반응물이 요소(urea)를 포함하는, 반응물의 요구량을 줄이기 위한 방법.
  32. 제30항에 있어서,
    상기 반응물이 암모니아(ammonia)를 포함하는, 반응물의 요구량을 줄이기 위한 방법.

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101064879B1 (ko) * 2011-05-18 2011-09-16 동아기계공업주식회사 소각열을 이용한 보일러시스템

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100080773A1 (en) 2008-09-26 2010-04-01 Sdg, Inc. Orally Bioavailable Lipid-Based Constructs
EP2180251A1 (de) * 2008-09-09 2010-04-28 Siemens Aktiengesellschaft Durchlaufdampferzeuger
US8707876B2 (en) 2008-09-17 2014-04-29 Daniel Richard Higgins Stepped floor for solid fuel boilers
FI129360B (fi) 2009-04-15 2021-12-31 Andritz Oy Menetelmä savukaasupäästöjen vähentämiseksi ja kattila
DE102009040250B4 (de) * 2009-09-04 2015-05-21 Alstom Technology Ltd. Zwangdurchlaufdampferzeuger für den Einsatz von Dampftemperaturen von über 650 Grad C
US20130008394A1 (en) * 2011-07-08 2013-01-10 Foster Wheeler North America Corp. Radiant Superheater
US20140352634A1 (en) * 2011-11-21 2014-12-04 Eugene Sullivan Method and Apparatus for Improved Firing of Biomass and Other Solid Fuels for Steam Production and Gasification
US8586455B1 (en) * 2012-05-15 2013-11-19 International Business Machines Corporation Preventing shorting of adjacent devices
CN103062746B (zh) * 2012-12-12 2014-11-12 杭州燃油锅炉有限公司 一种卧式单炉胆煤粉锅炉
US20150211732A1 (en) 2014-01-30 2015-07-30 Wheelabrator Technologies Inc. Tempering air system for municipal solid waste fuel steam generator
CN105698165B (zh) * 2016-04-15 2018-03-13 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 一种循环流化床锅炉的炉膛结构
EP3475380B1 (en) * 2016-06-23 2022-12-14 Nanyang Technological University Waste-to-energy plant
CN109099410A (zh) * 2018-09-06 2018-12-28 黑龙江赫尔特生物质能源发展有限公司 不含燃烧系统的组合式换热装置
CN112657907B (zh) * 2020-12-23 2022-12-06 池州市金能供热有限公司 一种用于蒸汽清洗设备的蒸汽发生装置

Family Cites Families (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB527315A (en) 1939-04-04 1940-10-07 Stirling Boiler Co Ltd Improvements in tubulous boilers comprising weight-supporting tubes
US2416462A (en) * 1942-11-12 1947-02-25 Babcock & Wilcox Co Method of and apparatus for recovering heat and chemicals
US2754807A (en) 1951-09-15 1956-07-17 Babcock & Wilcox Co Waste heat vapor generator
US2685279A (en) 1952-01-10 1954-08-03 Combustion Eng Equalization of superheated and reheated steam temperature in steam power plants
US2803227A (en) * 1953-11-03 1957-08-20 Combustion Eng Radiant steam heater construction and operation
US3175367A (en) 1962-08-08 1965-03-30 Foster Wheeler Corp Forced flow vapor generating unit
US3270780A (en) * 1963-04-26 1966-09-06 Gen Electric Composite heat exchanger tube structure
GB1114443A (en) 1964-05-27 1968-05-22 Foster Wheeler Corp Multiple pass construction for once-through steam generators
GB1298078A (en) * 1969-06-11 1972-11-29 Ishikawajima Harima Heavy Ind A double reheating, once through steam generating unit
US4116005A (en) * 1977-06-06 1978-09-26 General Electric Company Combined cycle power plant with atmospheric fluidized bed combustor
US4178881A (en) * 1977-12-16 1979-12-18 Foster Wheeler Energy Corporation Vapor generating system utilizing angularly arranged bifurcated furnace boundary wall fluid flow tubes
US4198930A (en) * 1978-05-09 1980-04-22 Foster Wheeler Energy Corporation Gas screen arrangement for a vapor generator
US4245588A (en) * 1979-01-16 1981-01-20 Foster Wheeler Energy Corporation Vapor generating system having a division wall penetrating a furnace boundary wall formed in part by angularly extending fluid flow tubes
US4353207A (en) 1980-08-20 1982-10-12 Westinghouse Electric Corp. Apparatus for removing NOx and for providing better plant efficiency in simple cycle combustion turbine plants
DE3208421A1 (de) * 1982-03-09 1983-09-15 Deutsche Babcock Anlagen Ag, 4200 Oberhausen Vorrichtung zum kuehlen eines in einem vergaser erzeugten gases
US4442795A (en) * 1982-04-26 1984-04-17 Electrodyne Research Corporation Recirculating fluidized bed combustion system for a steam generator
US4442800A (en) * 1982-05-03 1984-04-17 The Babcock & Wilcox Company Single drum all-welded boiler
US4473035A (en) * 1982-08-18 1984-09-25 Foster Wheeler Energy Corporation Splitter-bifurcate arrangement for a vapor generating system utilizing angularly arranged furnace boundary wall fluid flow tubes
US4454838A (en) * 1983-03-07 1984-06-19 Electrodyne Research Corporation Steam generator having a circulating fluidized bed and a dense pack heat exchanger for cooling the recirculated solid materials
US4473033A (en) * 1983-08-01 1984-09-25 Electrodyne Research Corp. Circulating fluidized bed steam generator having means for minimizing mass of solid materials recirculated
FR2578957A1 (fr) 1985-03-12 1986-09-19 Thome Paul Amelioration aux generateurs de vapeur des reacteurs nucleaires
CA1328787C (en) 1989-02-01 1994-04-26 Colin Maccallum Method and apparatus for protecting screen tubes in boilers
SE468295B (sv) 1991-04-10 1992-12-07 Gadelius Sunrod Ab Vattenroerspanna daer konvektionstuberna har anordnats i roekgasschaktet
JP3288751B2 (ja) * 1992-06-12 2002-06-04 バブコック日立株式会社 熱回収焼却炉
US5343978A (en) * 1993-04-23 1994-09-06 New York State Electric & Gas Corporation Telescoping scaffolding for maintenance and repair of multi-story, power-generating boiler systems
US5395596A (en) * 1993-05-11 1995-03-07 Foster Wheeler Energy Corporation Fluidized bed reactor and method utilizing refuse derived fuel
US5471955A (en) 1994-05-02 1995-12-05 Foster Wheeler Energy Corporation Fluidized bed combustion system having a heat exchanger in the upper furnace
US5560322A (en) * 1994-08-11 1996-10-01 Foster Wheeler Energy Corporation Continuous vertical-to-angular tube transitions
DE19512466C1 (de) * 1995-04-03 1996-08-22 Siemens Ag Verfahren zum Betreiben eines Abhitzedampferzeugers sowie danach arbeitender Abhitzedampferzeuger
FI970438A0 (fi) 1996-12-19 1997-02-03 Kvaerner Pulping Oy Foerfarande i panna, saerskilt i sodapanna
US5822991A (en) 1997-02-14 1998-10-20 Combustion Engineering, Inc. Circulating fluidized bed steam generator (CFB) with a superheater and a reheater
DE19901621A1 (de) 1999-01-18 2000-07-27 Siemens Ag Fossilbeheizter Dampferzeuger
US6044805A (en) 1999-05-06 2000-04-04 The Babcock & Wilcox Company Wall protection from downward flowing solids
JP2001041439A (ja) * 1999-07-28 2001-02-13 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ボイラ
KR200167978Y1 (ko) 1999-08-09 2000-02-15 삼성중공업주식회사 복합형 폐열회수 증기발생기
US6206685B1 (en) * 1999-08-31 2001-03-27 Ge Energy And Environmental Research Corporation Method for reducing NOx in combustion flue gas using metal-containing additives
US6280695B1 (en) * 2000-07-10 2001-08-28 Ge Energy & Environmental Research Corp. Method of reducing NOx in a combustion flue gas
US6500221B2 (en) * 2000-07-10 2002-12-31 The Babcock & Wilcox Company Cooled tubes arranged to form impact type particle separators
FI20002055A (fi) 2000-09-18 2002-03-19 Kvaerner Pulping Oy Sovitelma soodakattilassa
US6557500B1 (en) 2001-12-05 2003-05-06 Nooter/Eriksen, Inc. Evaporator and evaporative process for generating saturated steam
CN2510728Y (zh) 2001-12-31 2002-09-11 张文虎 水冷屏增容锅炉
US6675747B1 (en) * 2002-08-22 2004-01-13 Foster Wheeler Energy Corporation System for and method of generating steam for use in oil recovery processes
EP1429073A1 (de) 2002-12-02 2004-06-16 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Durchlaufdampferzeugers und Durchlaufdampferzeuger
ITMI20030070A1 (it) 2003-01-17 2004-07-18 Ruths S P A Banchi di scambio termico.
US6948455B2 (en) * 2003-10-08 2005-09-27 Riverside Hydronics, Llc Finned tube heat exchanger and method
CN1696569A (zh) 2004-05-12 2005-11-16 清华大学 一种用于焚烧生活垃圾的循环流化床锅炉
WO2006111608A1 (en) * 2005-04-22 2006-10-26 Andritz Oy Apparatus and method for producing energy at a pulp mill
FI122653B (fi) * 2005-04-25 2012-05-15 Metso Power Oy Sovitelma soodakattilassa
FI122652B (fi) * 2005-06-02 2012-05-15 Metso Power Oy Sovitelma soodakattilassa
US7435400B2 (en) * 2006-02-07 2008-10-14 Bert Zauderer Optimizing post-combustion nitrogen oxide and sulfur dioxide reductions and improving combustion efficiency in coal fired boilers
FI20075891L (fi) * 2007-12-10 2009-06-11 Metso Power Oy Menetelmä korroosion estämiseksi kattilan lämmönsiirtopinnoilla ja lisäaineen syöttöväline

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101064879B1 (ko) * 2011-05-18 2011-09-16 동아기계공업주식회사 소각열을 이용한 보일러시스템

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CA2701196A1 (en) 2009-04-09
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CN101815902A (zh) 2010-08-25
EP2205903A2 (en) 2010-07-14
US20090084327A1 (en) 2009-04-02
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