KR20120079845A - Method and arrangement for feeding fuel into a circulating fluidized bed boiler - Google Patents

Method and arrangement for feeding fuel into a circulating fluidized bed boiler Download PDF

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포스터 휠러 에너지아 오와이
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Abstract

본 발명은, 순환 유동층 보일러(circulating fluidized bed boiler)에 연료를 공급하기 위한 방법과 장치에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은, 보일러에 고순도의, 비중이 낮은/낮거나 습식인 연료를 공급하는 것에 관한 것이다. 순환 유동층 보일러에 비중이 낮은, 고순도 및/또는 습식인 연료를 공급하는 방법과 장치는, 복귀 유동(return flow)에 순환 층 재료를 수거하고, 상기 복귀 유동을 상기 노(12)에 주입되는 연료와 통하도록 주입하여 상기 층 재료 복귀 유동과 연료가 함께 혼합되고 상기 노(12)에서 머무름 시간을 증가시키기 위해 상기 노(12)에서 아래쪽으로 유동하는 것을 기초로 한다.The present invention relates to a method and apparatus for supplying fuel to a circulating fluidized bed boiler. In particular, the present invention relates to the supply of high purity, low specific gravity and / or wet fuel to a boiler. A method and apparatus for supplying a low specific gravity, high purity, and / or wet fuel to a circulating fluidized bed boiler includes collecting the circulating bed material in a return flow and injecting the return flow into the furnace 12. And the layer material return flow and fuel are mixed together and flowed downward in the furnace 12 to increase the residence time in the furnace 12.

Description

순환 유동층 보일러에 연료를 공급하기 위한 방법과 장치{METHOD AND ARRANGEMENT FOR FEEDING FUEL INTO A CIRCULATING FLUIDIZED BED BOILER}METHOD AND ARRANGEMENT FOR FEEDING FUEL INTO A CIRCULATING FLUIDIZED BED BOILER}

본 발명은, 순환 유동층 보일러(circulating fluidized bed boiler)에 연료를 공급하기 위한 방법과 장치(arrangement)에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 보일러에 고순도의, 비중이 낮고/낮거나 습식인 연료를 공급하는 것에 관한 것이다.The present invention relates to a method and arrangement for fueling a circulating fluidized bed boiler. In particular, the present invention relates to the supply of high purity, low specific gravity and / or wet fuel to a boiler.

순환 유동층 보일러(CFB)는, 바닥, 측벽 및 지붕을 구비한 노(furnace)와, 상기 노의 상부 부분과 유동이 통하도록 연결된 적어도 하나의 입자 분리기를 일반적으로 포함한다. 노의 바닥 부분의 적어도 일부 벽은, 노의 단면이 위쪽으로 증가하도록 기울어질 수 있고, 즉 기울어진 벽을 갖는 노의 부분은 수렴 바닥 부분(converging bottom part)이라 불릴 수 있다. 실제, 보일러의 모든 벽과 지붕 및 분리기는 노에서 열을 모으기 위한 수관(water tube)을 포함한다. 노의 바닥은, 일차 공기(promary air)로 불리는, 연소 또는 부유(suspending) 또는 유동화 가스(fluidizing gas)를 노에 안내하고, 재와 이와 다른 부스러기를 노에서 제거하기 위한 격자(grid)를 구비한다. 노의 측벽은 노에 연료를 주입하기 위한 수단뿐만 아니라, 노에 2차 공기를 주입하기 위한 수단을 구비한다. 노는 정상적으로 모래인 비활성 층 재료를 노에 공급하기 위한 수단이 또한 장착되어 있다.A circulating fluidized bed boiler (CFB) generally comprises a furnace having a floor, side walls and a roof, and at least one particle separator connected in flow communication with an upper portion of the furnace. At least some walls of the bottom portion of the furnace may be inclined such that the cross section of the furnace increases upwards, ie the portion of the furnace having the inclined walls may be called a converging bottom part. In fact, all the walls, roofs and separators of the boiler contain a water tube to collect heat from the furnace. The bottom of the furnace is provided with a grid for guiding combustion or suspending or fluidizing gas, called primary air, into the furnace and removing ash and other debris from the furnace. do. The side wall of the furnace has means for injecting fuel into the furnace as well as means for injecting secondary air into the furnace. The furnace is also equipped with means for supplying the furnace with inert layer material which is normally sand.

입자 분리기는 노의 상부 부분으로부터 분리기에 들어가는 연도 가스 고형 입자 현탁으로부터 고형 입자를 분리한다. 연도 가스는 추가 처리를 위해 상기 분리기로부터 제거되고, 분리된 고형물은 루프실(loopseal)과 같이 그 목적이 재순환 도관(recycling conduit)을 통해 노에서 분리기로 가스 유동을 막는 것인 밀봉 장치(sealing device)를 포함하는 재순환 도관을 통해 노의 하부 부분으로 다시 재순환된다. 그래서, 고형물 주입을 위해서는 적어도 노 벽의 추가 개구가 필요하다. 이러한 고형물 순환을 외부 순환(external circulation)이라 부른다. 최종적으로 분리기 입구에 들어오는 노의 연도 가스 고형 입자 현탁의 수직 상향유동(upward) 외에, 노 벽 부근에 입자의 수직 하향유동(downflow)이 존재한다. 이러한 고형물 순환을 내부 순환(internal circulation)이라 부른다.The particle separator separates the solid particles from the flue gas solid particle suspension entering the separator from the upper portion of the furnace. Flue gas is removed from the separator for further processing, and the separated solid is a sealing device whose purpose is to prevent gas flow from the furnace to the separator via a recycling conduit, such as a loopseal. Is recycled back to the lower part of the furnace through a recirculation conduit containing a). Thus, at least an additional opening in the furnace wall is required for solids injection. This solid circulation is called external circulation. In addition to the vertical upflow of the flue gas solid particle suspension of the furnace finally entering the separator inlet, there is a vertical downflow of particles near the furnace wall. This solid circulation is called the internal circulation.

아주 흔히, 고형 물질의 내부 순환 또는 외부 순환 또는 이 모두와 관련하여, 적어도 하나의 유동층 열 교환 챔버는 유동화 입자 고형물의 층으로부터 열 전달 매체로 열을 전달하도록 배열되었다. 열 교환 챔버는 노 벽 중 적어도 하나에 인접한 순환 유동층 보일러의 노 안에 위치할 수 있다. 열 교환 챔버(들)에 바람직한 위치는 상기 챔버가 경사진 벽(들)과 통합된 상기 노의 바닥 부분에 인접하다. 유동층 열 교환기는 고형물 분리기를 빠져나가는 고형물이 노로 다시 돌아갈 때 열 교환 챔버 안으로 배출되도록 외부 순환에 또한 배열될 수 있다 (예를 들어, 종래 기술의 도 1 참조). 열 교환 챔버의 내부는 고형 물질로부터 열 교환 수단 내부에 흐르는 열 교환기 매체로 열을 전달하기 위한 열 교환 수단을 구비한다.Very often, with respect to the internal circulation or the external circulation of the solid material, or both, at least one fluidized bed heat exchange chamber has been arranged to transfer heat from the bed of fluidized particle solids to the heat transfer medium. The heat exchange chamber may be located in a furnace of a circulating fluidized bed boiler adjacent to at least one of the furnace walls. The preferred location for the heat exchange chamber (s) is adjacent to the bottom portion of the furnace in which the chamber is integrated with the inclined wall (s). The fluidized bed heat exchanger may also be arranged in an external circulation such that the solids exiting the solids separator are discharged into the heat exchange chamber upon returning to the furnace (see, eg, FIG. 1 of the prior art). The interior of the heat exchange chamber is provided with heat exchange means for transferring heat from the solid material to the heat exchanger medium flowing inside the heat exchange means.

정상적으로 연료는 노의 수직 또는 경사진 벽 중 하나인 평면 벽에 있는 하나 이상의 개구를 통해 노 안으로 주입된다. 연료는, 연료의 유형에 따라, 연료-공기 현탁, 즉 공압식으로, 또는 스크류 공급기(screw feeder) 또는 이와 다른 기계 공급 수단에 의해 노에서 비율이 맞추어진다. 정상적으로, 연료 개구(들)는 노 벽의 (수렴) 바닥 부분에 위치한다.Normally fuel is injected into the furnace through one or more openings in the planar wall, one of the vertical or inclined walls of the furnace. The fuel is proportioned in the furnace, depending on the type of fuel, in fuel-air suspension, ie pneumatically, or by screw feeders or other mechanical feeding means. Normally, the fuel opening (s) are located at the (converging) bottom portion of the furnace wall.

외부 순환으로부터, 즉 분리기로부터 직접 또는 유동층 열교환기를 통해 노에 들어오는 고형물은 또한 평면 노 벽에 있는 하나 이상의 개구를 통해 노에 주입된다.Solids entering the furnace from the external circulation, ie directly from the separator or through a fluid bed heat exchanger, are also injected into the furnace through one or more openings in the planar furnace wall.

예를 들어, 고순도 석탄 분말 또는 토탄(peat) 또는 톱밥 또는 고순도 갈탄(fine lignite)과 같이 비중이 낮은, 고순도 및/또는 습식 연료는 두 가지 서로 다른 면에서 문제가 된다. 비중이 낮은 저 밀도와 고순도 입자 크기 연료는 유동화 가스에 쉽게 동반되고 빠르게 위쪽으로 올라가서 연소 공정은 격자 위 수 미터에서 시작되어, 층 온도를 충분한 레벨로 유지하는데 충분하지 않은 소량의 연료만이 하부 층 영역에서 연소되고, 대부분의 연료는 노의 상부에서 연소된다. 이는, 특히 낮은 부하 조건(load condition)에서, 지나치게 낮은 층 온도와, 층의 상부 부분에서 더 높은 온도를 가져올 수 있고, 이는 다시, 배기(emission) 및 보일러의 부하 변화율(load change rate)에서 문제를 초래할 수 있다.For example, low specific gravity, high purity and / or wet fuels such as high purity coal powder or peat or sawdust or fine lignite are problematic in two different ways. Low-density and high-purity particle size fuels with low specific gravity are easily entrained in the fluidizing gas and quickly rise upwards, so that the combustion process starts at a few meters above the lattice, so that only a small amount of fuel is not enough to keep the bed temperature at a sufficient level. In the zone, most of the fuel is burned at the top of the furnace. This can lead to excessively low bed temperatures and higher temperatures in the upper part of the bed, especially at low load conditions, which in turn is a problem in the emission and load change rates of the boiler. May result.

유사한 방식으로, 습식 연료의 사용은 다소 다른 이유 때문에 유사한 문제를 일으킬 수 있다. 습식 연료는 지나치게 비중이 낮지 않을 수 있지만, 이를 건조하는 것은 약간의 시간을 필요로 하여, 연료는 다시, 이것이 건조 중이고 아직 점화될 수는 없지만, 노의 상부 부분에서 유동화 가스에 의해 상승된다. 연료가 최종적으로 충분히 건조되고, 점화되며, 최종적으로 연소되면, 하부의 층 영역에는 충분한 연소 가능 연료가 없을 수 있기 때문에, 층 온도는 다시 낮을 수 있고, 앞에서 이미 논의된 문제를 일으킬 수 있다.In a similar manner, the use of wet fuel can cause similar problems for somewhat different reasons. Wet fuel may not be too low in specific gravity, but drying it takes some time, so the fuel is again raised by the fluidizing gas in the upper part of the furnace, although it is drying and cannot yet be ignited. When the fuel is finally sufficiently dry, ignited and finally combusted, the bed temperature may again be low, because there may not be enough combustible fuel in the lower layer area, which may cause the problems already discussed above.

본 발명의 목적은, 비중이 낮은, 고순도 및/또는 습식 연료를 위해, 전체 연소 공정을 최적화하기 위해 노의 하부 층 영역에서 건조 및/또는 연소를 위한 충분한 머무름 시간을 보장하는 것이다. 상기 머무름 시간은 적어도 다음 인자에 의존하는 것으로 이해되었다. 첫 번째, 연료 공급부가 노의 난류 내부(turblent interior)로부터 더 분리될수록, 머무름 시간은 더 잘 조절될 수 있다. 즉, 실질적으로 연료가 노에서 위로 유동하는 난류 층 재료와 혼합되지 않으면서 격자 영역으로 아래로 운반될 수 있으면, 연료는 건조 시간이 있다. 또한, 연료가 건조될 수 있더라도, 연료를 격자 영역까지 아래로 운반하는 것은, 고순도의 비중이 낮은 연료가 노의 상부 부분에서 너무 신속하게 운반되지 않지만 노의 하부 부분에서는 발화하고 연소되는 것을 보장한다. 난류 층으로부터 연료 공급부를 분리하기 위한 여러 방법과 장치가 포스터 휠러 에너지 코포레이션의 공동 계류 중인 출원에서 논의되었다. 두 번째, 연료가 격자 영역에서 처리되는 방식이 더 잘 제어될수록, 노의 하부 부분에서 비중이 낮은 고순도의 연료의 연소가 더 잘 제어된다. 본 발명에 따라, 하부 층 영역에서 연료의 머무름 시간은, 상부 층 영역, 또는 심지어 순환 층 영역까지, 격자 영역에서 연료의 실질적으로 측방향 운동을 제어하고, 노의 격자 영역에서 특별한 배열을 만들어 연료의 운동을 지연시킴으로써 증가된다.It is an object of the present invention to ensure sufficient retention time for drying and / or combustion in the lower layer region of the furnace for low purity, high purity and / or wet fuel, to optimize the overall combustion process. It is understood that the retention time depends at least on the following factors. First, the more the fuel supply is separated from the turbulent interior of the furnace, the better the retention time can be controlled. That is, if the fuel can be transported down to the lattice region without mixing substantially with the turbulent layer material flowing up in the furnace, the fuel has a drying time. Also, even if the fuel can be dried, transporting the fuel down to the grid region ensures that high purity low specific gravity fuel is not transported too quickly in the upper part of the furnace but ignites and combusts in the lower part of the furnace. . Several methods and apparatus for separating a fuel supply from a turbulent bed have been discussed in a co-pending application of Foster Wheeler Energy Corporation. Second, the more controlled the way fuel is processed in the lattice region, the better the combustion of the low-purity, high-purity fuel in the lower part of the furnace. According to the invention, the residence time of the fuel in the lower layer region controls substantially lateral movement of the fuel in the lattice region, up to the upper layer region, or even the circulating layer region, and makes a special arrangement in the lattice region of the furnace Is increased by delaying its movement.

종래 기술은, 격자 영역에서 연료 및/또는 층 재료를 처리하는 것을 논의하는 여러 문서를 알고 있다.The prior art is aware of several documents discussing the treatment of fuel and / or layer materials in the lattice region.

예를 들어, 격자를 경사지게 배열하고/배열하거나 이를 특정 방식으로 유동화하여, 유동화 층이 격자를 따라 유체와 같이 흐르게 함으로써, 층이 원하는 방향으로 움직이게 하는 것이 알려져 있다. 예를 들어, 문서 JP-A-2000-65327, JP-A-63-73091, US-A-5,138,982, 및 US 4,270,468호는 이러한 배열을 논의한다. US-A-5,138,982호는, 예를 들어, 노의 바닥이 격자로 이루어져, 제 2 면보다 제 1 면에서 더 큰 질량 유동 하에 유동화 공기를 위쪽으로 주입하는데 적합하게 되어있는 유동층 보일러를 논의한다. 제 1 면에서 질량 유동(mass flow)은 층 재료를 노에서 위쪽으로 운반할 수 있는 반면, 제 2 면에서 질량 유동은 단순히 층 재료를 유동화한다. 상기 노는, 유동 공기와 유동층 재료의 상향 유동을 방해하여 질량 유동이 더 작은 격자의 제 2 면 위의 일 부분을 향해 공기와 층 재료를 편향시키도록 질량 유동이 더 큰, 격자의 제 1 면 위에 제공된 경사진 벽을 또한 포함한다. 이동 층은, 주입된 질량 유동이 더 작아서 유동층 재료가 내려가고 이동 층 내에서 확산하는, 격자의 일 부분 위에 형성되고, 순환 유동층은 격자 위에 형성된다.For example, it is known to arrange the grid obliquely and / or to fluidize it in a particular way, such that the fluidized layer flows along with the fluid along the grid, thereby moving the layer in the desired direction. For example, documents JP-A-2000-65327, JP-A-63-73091, US-A-5,138,982, and US 4,270,468 discuss this arrangement. US-A-5,138,982, for example, discusses a fluidized bed boiler in which the bottom of the furnace consists of a lattice and is adapted to inject fluidized air upwards under a mass flow larger on the first side than on the second side. Mass flow on the first side may carry the layer material upwards in the furnace, while mass flow on the second side simply fluidizes the layer material. The furnace is on the first side of the grating, where the mass flow is larger so as to disrupt the upward flow of the flowing air and fluidized bed material to deflect the air and layer material towards a portion on the second side of the grating that has a smaller mass flow. Also included is a sloped wall provided. The moving bed is formed over a portion of the grating where the injected mass flow is smaller so that the fluidized bed material descends and diffuses in the moving bed, and a circulating fluidized bed is formed over the grating.

US-B2-7,240,639호는 경사진 격자를 논의할 뿐만 아니라, 먼저 유동 가스를 배향하고, 이로 인해 또한 층 재료를 원하는 방향으로 배향하는 노즐을 격자가 구비한 소위 단계 격자 구조(step grid structure)를 논의한다. 단계 격자는 실질적으로 동일한 수평 평면에 위치한, 유동층 열 교환기와 노의 실제 격자 영역 사이에 배열된다. 단계 격자는 유동 가스 유동을 열 교환기로부터 멀리 향하게 하여 층 재료에서 우세한 큰 조각들이 열 교환기에 들어가는 것을 방지하기 위해 상기 기재된 특허에 사용된다.US-B2-7,240,639 not only discusses an inclined grating, but also firstly a so-called step grid structure with a grating having nozzles for directing the flowing gas and for directing the layer material in the desired direction. Discuss. The stage grating is arranged between the fluidized bed heat exchanger and the actual grating area of the furnace, located in substantially the same horizontal plane. A step grating is used in the patent described above to direct the flow gas flow away from the heat exchanger to prevent large pieces predominant in the layer material from entering the heat exchanger.

EP-A1-0124636호는, 노의 바닥과 벽 하부 단부 사이에 간격을 남기도록 배열된 수직 벽에 의해 두 개의 챔버로 나누어진 바닥 부분을 갖는 유동층 보일러를 논의한다. 제 1 챔버는, 한편, 재순환된 프라이 애시(fly ash)와 연료 미립자를 수용하고, 다른 한편으로, 유동 가스에 의해 위로 상승하고 수직 벽의 상부 에지의 높이에 도달한 후 제 1 챔버 안으로 에지를 날린 층 재료를 수용하기 위해 사용된다. 제 2 챔버는 유동층을 생성하기 위해 사용된다. 제 1 챔버의 바닥은 가스 밀폐 수관 벽으로 형성된 반면, 제 2 챔버의 바닥은 노에서 유동 가스를 주입하기 위한 가스 노즐을 구비한 통상적인 격자로 형성된다. 분리 벽과 상기 기재된 간격 맞은편의 제 1 챔버의 외부 벽은, 그 목적이 프라이 애시와 연료 입자를 일정 간격을 통해 제 2 챔버로 공압식으로 운반하는 것인 가스 노즐을 구비한다.EP-A1-0124636 discusses a fluidized bed boiler having a bottom portion divided into two chambers by vertical walls arranged to leave a gap between the bottom of the furnace and the bottom end of the wall. The first chamber, on the one hand, receives the recycled fly ash and fuel particulates, and on the other hand, lifts the edge into the first chamber after rising up by the flowing gas and reaching the height of the upper edge of the vertical wall. It is used to accommodate blown layer material. The second chamber is used to create the fluidized bed. The bottom of the first chamber is formed by a gastight water pipe wall, while the bottom of the second chamber is formed by a conventional grating with a gas nozzle for injecting the flowing gas in the furnace. The separation wall and the outer wall of the first chamber opposite the gap described above are provided with a gas nozzle whose purpose is to pneumatically convey the fryer ash and fuel particles to the second chamber over a distance.

그러나, 상기 기재된 특허 문서는, 유동 순환 층에서 연료의 제어 주입에 비추어 격자 영역에서 고순도의 비중이 낮은, 가능하면 습식 연료의 제어 처리를 논의하지 않는다.However, the patent document described above does not discuss the control of wet fuel, if possible, with a low specific gravity of high purity in the lattice region in view of the controlled injection of fuel in the fluidized circulation bed.

본 발명의 추가 목적은, 신규한 격자 구조를 제안하고, 유동 순환 층에 비중이 낮고, 고순도 및/또는 습식 연료를 주입하는 방법을 제안하는 것이다.It is a further object of the present invention to propose a novel lattice structure and to propose a method for injecting a low specific gravity, high purity and / or wet fuel into the flow circulating bed.

본 발명의 또 다른 목적은, 연료가 난류 층 재료와 분리되도록 연료가 격자 영역 아래로 운반되고, 연료가 격자의 실질 영역으로 운반될 때까지 층 재료와 연료 혼합물을 순환 층에 공급하는 것을 지연하도록 설계된 격자 구조를 제안하는 것이다.Another object of the present invention is to delay the supply of the layer material and fuel mixture to the circulation bed until the fuel is transported down the grid region so that the fuel is separated from the turbulent layer material and the fuel is transported to the real region of the grid. The proposed grid structure is proposed.

본 발명의 방법 및 장치의 다른 특징은 첨부된 청구항에서 볼 수 있다.Other features of the method and apparatus of the present invention can be seen in the appended claims.

본 발명에 의해, 순환 유동층 보일러에서 고순도의, 비중이 낮고/낮거나 습식인 연료의 공급 및 연소에 관한 적어도 일부 문제는 순환 유동층 보일러에 연료를 간단하고 효율적으로 공급하여 최소화되었다. 예를 들어, 습식 연료를 건조시키기 위해 종래 기술로부터 알려진 외부 건조 챔버를 설계 및 제조할 필요가 없다. 또한, 독립된 혼합 챔버에서 비중이 낮은 분말 연료를 고온의 층 재료와 혼합할 필요성이 제거되었다.By the present invention, at least some problems with the supply and combustion of high purity, low specific gravity and / or wet fuel in a circulating fluidized bed boiler have been minimized by simply and efficiently supplying fuel to the circulating fluidized bed boiler. For example, there is no need to design and manufacture an external drying chamber known from the prior art to dry wet fuel. In addition, the need to mix low specific gravity powder fuel with hot layer material in an independent mixing chamber is eliminated.

본 발명은, 비중이 낮은, 고순도 및/또는 습식 연료 연소시, 노의 하부 부분에서도 층 온도(bed temperature)를 더 높게 유지할 수 있다. 이는 특히 층 온도가 자연적인 이유로 감소할 때에도 더 낮은 보일러 부하(boiler load)에 대해서 마찬가지이다. 종래 기술 장치와 비교하여, 본 발명은 사용하게 되면,The present invention can maintain a higher bed temperature even in the lower part of the furnace during high purity and / or wet fuel combustion with low specific gravity. This is especially true for lower boiler loads even when the bed temperature decreases for natural reasons. Compared to the prior art device, the present invention makes use of,

- 습식 연료가 더 빨리 건조되기 시작하고,-Wet fuel starts to dry faster,

- 건조된 연료가 더 빨리 점화되어 연소되며,-Dried fuel burns faster and burns faster,

- 보다 높은 비율의 비중이 낮고 고순도인 연료가 층에 들어와서, 층 온도가 증가하고 낮은 부하 조건에서도 허용 가능한 레벨로 유지되는 것을 수행한다.A higher proportion of low specific gravity, high purity fuel enters the bed, increasing bed temperature and maintaining acceptable levels even at low load conditions.

본 발명 사용시 추가 이점은, 연료 공급부가 노의 벽 위에 더 높게 배열될 수 있어서 반대 압력(counter pressure)이 더 작다는 점이다. 이러한 이점은 반드시 비중이 낮은 고순도의 연료와 관련되지 않고 모든 유형의 연료에 관련되어 있다.A further advantage in the use of the present invention is that the fuel supply can be arranged higher above the wall of the furnace so that the counter pressure is smaller. This advantage is not necessarily related to low purity, high purity fuels, but to all types of fuels.

다음에서, 본 발명의 방법과 장치는 다음 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다.In the following, the method and apparatus of the present invention will be described in more detail with reference to the following figures.

본 발명은, 순환 유동층 보일러에 연료를 공급하기 위한 방법과 장치를 제공하고, 보일러에 고순도의, 비중이 낮고/낮거나 습식인 연료를 공급하는 효과를 갖는다.The present invention provides a method and apparatus for supplying fuel to a circulating fluidized bed boiler and has the effect of supplying the boiler with high purity, low specific gravity and / or wet fuel.

도 1은, 종래 기술의 순환 유동층 보일러의 개략도.
도 2는, 본 발명의 바람직한 제 1 실시예의 정면 개략도.
도 3은, 본 발명의 바람직한 제 2 실시예의 개략도.
도 4는, 본 발명의 바람직한 제 3 실시예의 개략도.
1 is a schematic diagram of a circulating fluidized bed boiler of the prior art.
2 is a front schematic view of a first preferred embodiment of the present invention.
3 is a schematic view of a second preferred embodiment of the present invention.
4 is a schematic view of a third preferred embodiment of the present invention.

도 1은 종래 기술의 순환 유동층 보일러를 개략적으로 예시한다. 상기 보일러(10)는, 실질적으로 수직인 벽(32)을 구비한 노(furnace)(12), 연도 가스와 이에 의해 부유된 고형물 입자를 고형물 분리기(16)로 안내하기 위해 노(12)의 상부 단부에 있는 배출 통로(discharge passage)(14), 고형물 분리기(16)로부터 세척된 배기 가스를 제거하기 위해 고형물 분리기(16)의 상부 단부에 배열된 통로(passage)(18), 노(12)의 하부 부분으로 다시 상기 분리된 고형물의 적어도 일부를 복귀시키기 위한 고형물 분리기(16)의 하부 단부에 있는 재순환 도관(20), 노의 측벽(32)에 배열된 연료 공급 수단(22), 상기 노(12)의 하부 부분에 배열되어 각기 일차 및 이차 공기를 주입하기 위한 수단(24, 26)을 포함한다. 상기 연료 공급 수단은, 단지 몇 가지 대안을 명명하기 위해, 스크류 공급기(screw feeder), 드롭 레그(drop leg), 공압식 공급기(pneumatic feeder)를 포함할 수 있다. 일차 공기(primary air)(24)는 층 재료를 유동화하는데 또한 사용된 일차 연소 가스이고, 이에 따라 노(12)의 바닥에 배열된 격자를 통해 노(12)에 공급된다. 이차 가스(26)는 격자(60) 약간 위의 측벽(32)을 통해 노(12)에 주입된다. 가스 록(gas lock)(28)은 재순환 도관(20)을 통해 상기 노(12)에서 상기 고형물 분리기(16)로 가스가 유동하지 못하도록 하기 위해 재순환 도관(20)에 배열되었다. 여기에서, 재순환 도관(20)은 재순환 고형물로부터 열 전달 매체로 열을 수거하기 위한 유동층 열 교환 챔버(30)를 더 구비한다. 보일러(10)의 측벽(32)뿐만 아니라 고형물 분리기의 측벽은 물이 열 전달 매체로 작용하도록 수관(water tube)을 일반적으로 포함한다.1 schematically illustrates a circulating fluidized bed boiler of the prior art. The boiler 10 includes a furnace 12 with a substantially vertical wall 32, a furnace 12 for guiding flue gas and thereby suspended solids particles to the solids separator 16. Discharge passage 14 at the upper end, passage 18, furnace 12 arranged at the upper end of the solids separator 16 for removing the washed exhaust gas from the solids separator 16. Recycling conduit 20 at the lower end of the solids separator 16 for returning at least a portion of the separated solids back to the lower part of the vessel, fuel supply means 22 arranged on the side wall 32 of the furnace, It is arranged in the lower part of the furnace 12 and comprises means 24, 26 for injecting primary and secondary air, respectively. The fuel supply means may comprise a screw feeder, a drop leg, a pneumatic feeder, to name just a few alternatives. Primary air 24 is the primary combustion gas also used to fluidize the layer material and is thus supplied to the furnace 12 through a grid arranged at the bottom of the furnace 12. Secondary gas 26 is injected into furnace 12 through sidewall 32 slightly above grating 60. A gas lock 28 is arranged in the recycle conduit 20 to prevent gas from flowing from the furnace 12 to the solids separator 16 through the recycle conduit 20. Here, the recycle conduit 20 further includes a fluidized bed heat exchange chamber 30 for collecting heat from the recycle solid to the heat transfer medium. The sidewalls of the solids separator as well as the sidewalls 32 of the boiler 10 generally include a water tube such that water acts as a heat transfer medium.

도 2는, 연결 배열된 연료 공급부를 구비한 노의 하부부분의 측벽의 이러한 부분을 도시하는 본 발명의 바람직한 일 실시예를 개략적으로 예시한다. 노(12)의 바닥 부분의 (가장 흔하게는 경사진) 벽(32')은 실질적으로 수직 방향으로 뻗어있고, 실질적으로 수직 바닥 벽(43)과, 두 개의 실질적으로 수직인 측벽(46)으로 이루어진 채널(42)을 구비한다. 바닥 벽(43)은 연료 공급 수단(22)(도 1)으로부터 노에 연료를 주입하기 위한 개구(40)를 구비한 그 하부 단부에 인접한다. 연료 공급 개구(40)와 채널(42)의 하부 단부 사이의 채널(42)의 영역은 연료 공급 영역이라 불린다. 노의 바닥은, 본 발명에 따라, 각각 세 개의 기능적으로 서로 다른 섹션(62,64,66)으로 분할된 격자(종래 기술의 도 1에 도면번호 60으로 도시)로 형성된다. 각각의 격자 섹션은 격자 섹션 아래에 그 자체의 공기 충만부(air plenum)를 갖는 것이 바람직하다. 그 하부 단부에서 채널(42)은 제 1 격자 섹션(62)으로 종료되고, 상기 제 1 격자 섹션은 채널(42)의 하부 단부 영역, 즉 격자 영역의 나머지 부분과 다른 연료 공급 영역 유동 조건의 바닥을 제공하도록 설계되어 있다. 제 2 격자 섹션(64)은 노의 제 1 격자 섹션(62)과 제 3 격자 섹션(66) 사이에서 노의 바닥에 배열되어 있다. 제 2 격자 섹션(64)은 또한 적어도 기능적으로 다른 격자 섹션(62와 66)으로부터 분리되어 그 자체의 기능을 갖는다. 제 3 격자 섹션(66)은 종래 기술의 격자, 즉 고속 일차 공기로 층을 유동화하고 순환 층의 형성에 참여하는, 종래 기술의 격자와 유사한 방식으로 작용한다.FIG. 2 schematically illustrates one preferred embodiment of the invention showing this part of the side wall of the lower part of the furnace with the connected fuel supply. A wall 32 ′ (most commonly inclined) of the bottom portion of the furnace 12 extends in a substantially vertical direction, with a substantially vertical bottom wall 43 and two substantially vertical sidewalls 46. A channel 42 is provided. The bottom wall 43 is adjacent its lower end with an opening 40 for injecting fuel from the fuel supply means 22 (FIG. 1). The region of the channel 42 between the fuel supply opening 40 and the lower end of the channel 42 is called the fuel supply region. The bottom of the furnace is formed in accordance with the invention in a grating (shown by reference numeral 60 in FIG. 1 of the prior art) divided into three functionally different sections 62, 64 and 66, respectively. Each grating section preferably has its own air plenum below the grating section. At its lower end the channel 42 terminates with a first grating section 62 which is at the bottom of the fuel supply area flow conditions different from the lower end area of the channel 42, ie the rest of the grating area. It is designed to provide. The second grating section 64 is arranged at the bottom of the furnace between the first grating section 62 and the third grating section 66 of the furnace. The second grating section 64 is also at least functionally separate from the other grating sections 62 and 66 and has its own function. The third grating section 66 acts in a manner similar to the grating of the prior art, which fluidizes the layer with the grating of the prior art, ie high-speed primary air, and participates in the formation of the circulating layer.

그 기본 형태에서 본 발명의 연료 공급 장치는, 연료가 개구(40)로부터 채널(42)로 주입시, 또한 연료가 비중이 낮고, 고순도 및/또는 습식인 경우에도, 연료가 연료 공급 영역에서 제 1 격자 섹션(62)으로 아래로 흐르도록 작용한다. 이러한 종류의 연료의 하향유동(downflow)은 연료 공급 영역을 난류 층으로부터 분리하여 보장된다. 즉, 채널(42)은 충분히 깊고(수평 방향으로) 좁아서, 노에서 우세한 난류(turbulence)가, 연료가 난류 층 재료와 효율적으로 혼합되어 멀리 운반되도록 하는 강도로 연료 공급 영역에 도달하지 못하도록 한다. 격자 섹션(62)의 바닥 아래로부터의 가스 유동은 유동화하고, 혼합되며, 연료와 고형물이 위로부터 유동하도록 채널(42)의 하부 단부에 모인 연료와 고형물은 연료 공급 영역과 제 1 격자 섹션(62) 밖으로 제 2 격자 섹션(64)까지 실질적으로 측 방향으로 연료-고형물 혼합물을 밀 수 있다. 연료-고형물 혼합물의 이러한 실질적으로 측방향 운동은, 예를 들어, US-B2-7,240,639호에서 보다 상세히 논의된 소위 단계 격자(step grid)를 형성하고/형성하거나 제 1 격자 방향으로 방향성 에어 노즐(directional air nozzle)을 배열하여, 제 1 격자 섹션(62)을 제 2 격자 섹션(64)으로 경사지도록 배열하여 향상될 수 있지만, 반드시 그렇지는 않다. 방향성 에어 노즐은 공기 제트(air jet)를 원하는 방향으로, 이 경우 채널(42)의 하부 단부 영역, 즉, 제 1 격자 섹션(62)으로부터 제 2 격자 섹션(64)으로 향하게 하는 노즐이다.In its basic form, the fuel supply device of the present invention is characterized in that when fuel is injected from the opening 40 into the channel 42, the fuel is removed from the fuel supply region, even if the fuel has a low specific gravity, high purity and / or wetness. Act to flow down into one grating section 62. Downflow of this kind of fuel is ensured by separating the fuel supply zone from the turbulent bed. That is, the channel 42 is deep enough (in the horizontal direction) to prevent turbulence prevailing in the furnace from reaching the fuel supply region at an intensity that allows the fuel to be efficiently mixed with the turbulent layer material and transported away. The gas flow from below the bottom of the grating section 62 is fluidized, mixed, and the fuel and solids gathered at the lower end of the channel 42 so that the fuel and solids flow from above are the fuel supply region and the first grating section 62. The fuel-solids mixture can be pushed out substantially in the lateral direction to the second lattice section 64. This substantially lateral movement of the fuel-solid mixture forms, for example, the so-called step grid discussed in more detail in US-B2-7,240,639 and / or the directional air nozzles in the first lattice direction. by arranging a directional air nozzle, thereby arranging the first grating section 62 to be inclined to the second grating section 64, but this is not necessarily the case. The directional air nozzle is a nozzle that directs an air jet in the desired direction, in this case the lower end region of the channel 42, ie from the first grating section 62 to the second grating section 64.

제 1 격자 섹션(62)에서 유동 공기의 속도는, 연료와 고형물이 노의 난류 영역으로 탈출하는 것이 너무 빠른 속도에 의해 용이하게 되지 않지만, 속도는 연료와 고형물을 혼합하고 제 2 격자 섹션(64)까지 유체와 같이 유동하도록 하는데 충분하게 유동화시키기 위해 낮게 유지되도록, 주의해서 조절되어야만 한다. 유동화 공기의 속도는 제 1 격자 섹션에 들어오는 입자 크기에 주로 의존한다. 수행된 시험은 제 1 격자 섹션(62)에서 공기 속도가 10 내지 20 Umf로 유지되어야만 하고, 이때 Umf는 특정 입자 크기의 최소 유동화 속도이다. 예를 들어, 채널(42)에 들어오고 추후 제 1 격자 섹션(62)에 들어오는 층 재료는 주로 유동화 층 열 교환기로부터 들어오고, 평균 입자 크기는, 경험에 기초하여, 0.2 내지 0.4mm이다. 이러한 입자에 대한 Umf는 1 ~ 6 cm/s이고, 이에 의해 제 1 격자 섹션(62)에서 최대 속도는, 이러한 프리컨디션(precondition)dmfh, 1.2 m/s이다. 실제 용도에서 공기 속도는, 다른 공급원(들)으로부터 채널에 들어오는 고형물과, 연료의 입자 크기에 또한 다소 의존하여, 0.1 내지 1.2 m/s, 바람직하게는 1 m/s 이하이어야 한다.The velocity of the flowing air in the first grating section 62 is not facilitated by the speed at which it is too fast for fuel and solids to escape into the turbulent region of the furnace, but the velocity mixes the fuel and solids and the second grating section 64 Must be carefully adjusted so as to remain low to fluidize enough to allow flow with the fluid. The velocity of the fluidizing air depends mainly on the particle size entering the first lattice section. The tests performed must maintain an air velocity of 10 to 20 Umf in the first grating section 62, where Umf is the minimum fluidization velocity of the particular particle size. For example, the layer material entering the channel 42 and later entering the first grating section 62 mainly comes from the fluidized bed heat exchanger, and the average particle size is 0.2 to 0.4 mm based on experience. The Umf for this particle is 1-6 cm / s, whereby the maximum velocity in the first grating section 62 is this precondition dmfh, 1.2 m / s. In practical applications the air velocity should be between 0.1 and 1.2 m / s, preferably 1 m / s or less, depending also on the solids entering the channel from the other source (s) and the particle size of the fuel.

제 2 격자 섹션(64)은 연료 고형물 혼합물의 유동화 상태를 유지하고 상기 연료 고형물 혼합물을 격자를 따라 제 3 격자 섹션(66)까지 실질적으로 측방향으로 움직이도록 설계되어 있다. 연료-고형물 혼합물의 실질적으로 측방향 공급은, US-B2-7,240,639호에서 보다 상세히 논의된 단계 격자 구조를 사용하거나, 공기의 흐름을 원하는 방향으로 분사하는 방향성 노즐을 사용하여 이루어진다. 연료-고형물 혼합물이 원하는 방향으로 이동하도록 하기 위해, 공기 제트(air jet)는 특정 속도를 가져야만 한다. 수행된 시험은, 제 2 격자 섹션(64)에서 공기 속도가, 상기 예에 따라, 바람직하게 약 40 ~ 50 Umf, 즉 0.4 ~ 3.0 m/s, 더 바람직하게는 2.5 m/s 이하, 가장 바람직하게는 2 m/s 이하이어야 하고, 이 경우 평균 입자 크기는 0.2 내지 0.4mm임을 나타내었다. 제 3 격자 섹션에서, 연료-고형물 혼합물의 속도는 말단 속도 이상으로 증가하고(5 내지 10 m/s 범위), 순환 유동층 보일러의 정상 작동이 시작된다.The second grating section 64 is designed to maintain the fluidization state of the fuel solid mixture and to move the fuel solid mixture substantially laterally along the grating to the third grating section 66. Substantially lateral feed of the fuel-solid mixture is achieved using a step lattice structure discussed in more detail in US-B2-7,240,639, or using a directional nozzle that injects a stream of air in the desired direction. In order for the fuel-solids mixture to move in the desired direction, the air jet must have a certain velocity. The test performed is such that the air velocity in the second grating section 64 is, according to the above example, preferably about 40-50 Umf, ie 0.4-3.0 m / s, more preferably 2.5 m / s or less, most preferably Preferably 2 m / s or less, in which case the mean particle size is between 0.2 and 0.4 mm. In the third lattice section, the velocity of the fuel-solid mixture increases above the terminal velocity (in the range of 5 to 10 m / s) and normal operation of the circulating fluidized bed boiler begins.

도 3에 개략적으로 예시된 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따라, 노의 바닥은 제 2 격자 섹션(64)과 제 3 격자 섹션(66) 사이에 한 쌍의 분할 벽(partition wall)(68)을 구비했다. 벽이 필요한 것으로 간주된 경우 예시적인 상황은 보일러 바닥 부분 구조로서, 개구(70)는 난류 층 재료의 일부를 경사진 벽(32') 뒤에 배열된 유동층 열 교환기로 운반하기 위해, 바닥에 인접한, 노의 측벽(32')에 배열되었다. 이러한 경우 벽(68)의 목적은 공급부로부터 열 교환기로 직접 연료가 유동되어 그곳에서 연소하는 것을 방지하는 것이다. 각각의 벽(68)은, 벽의 제 1 단부(68)가 경사진 벽(32')의 하부 부분에 접하여 놓이고 벽(68)의 맞은편 제 2 단부가 상기 경사진 벽(32')의 일정 거리에서 끝나도록 위치한다. 거리는 벽(32')으로부터 제 2 격자 섹션(64)의 측방향 연장과 동일하거나, 이보다 더 짧거나, 어떤 경우, 또한 더 길 수 있다. 벽(68)의 쌍은 이들의 제 2 단부 사이에 연료-고형물 혼합물이 노 바닥의 중심을 향하여 흐르도록 하는 자유 통로를 남긴다. 벽의 전체 치수는 보일러의 크기와 벽이 배열되어 있는 이유에 의존한다. 벽(68) 이외의 다른 유동 안내 장치가 또한 사용되어 연료-고형물 혼합물이 제 3 격자 섹션에서 원하는 위치로 향하도록 할 수 있다. 자연히, 제 2 격자 섹션(64)의 다른 면에 다른 벽이 있을 필요가 없으면, 제 2 격자 섹션(64)의 면에 오직 하나의 벽(68)이 존재하는 것이 또한 가능하다. 벽(68)은, 예를 들어, 내열재 또는 핀 수관(finned water tube)으로 만들어질 수 있다.According to a second preferred embodiment of the invention, schematically illustrated in FIG. 3, the bottom of the furnace is a pair of partition walls 68 between the second grating section 64 and the third grating section 66. ). An example situation where the wall is deemed necessary is a boiler bottom partial structure, wherein the opening 70 is adjacent to the floor, for conveying a portion of the turbulent layer material to a fluidized bed heat exchanger arranged behind an inclined wall 32 ', Arranged on the side wall 32 'of the furnace. The purpose of the wall 68 in this case is to prevent fuel from flowing and burning there directly from the supply to the heat exchanger. Each wall 68 has a first end 68 of the wall abutting the lower portion of the inclined wall 32 'and an opposite second end of the wall 68 is inclined wall 32'. Positioned to end at a certain distance of. The distance may be equal to, shorter, or in some cases also longer, the lateral extension of the second grating section 64 from the wall 32 '. The pair of walls 68 leaves a free passageway between their second ends allowing the fuel-solids mixture to flow towards the center of the furnace bottom. The overall dimensions of the walls depend on the size of the boiler and the reason why the walls are arranged. Flow guide devices other than the wall 68 may also be used to direct the fuel-solids mixture to the desired location in the third grating section. Naturally, it is also possible that there is only one wall 68 on the side of the second grating section 64 if there is no need for another wall on the other side of the second grating section 64. The wall 68 can be made of, for example, a heat resistant material or a finned water tube.

도 4는 본 발명의 바람직한 제 3 실시예를 개략적으로 예시한다. 여기에서, 유동층 열 교환 챔버(44)는 상술한 실질적으로 수직인 채널(42)의 측벽(46)과 유동이 통하도록 배열되었다. 유동층 열 교환 챔버(44)는 노의 벽(32')에서 그 위에 배열된 적어도 하나의 개구(48)를 통해 내부 순환으로부터 고형물을 수용한다. 고형물을 수용하기 위한 추가 옵션, 즉, 외부 순환으로부터 또한 고형물이 열 교환기(44)로 주입될 수 있는 개구가 도면번호 54로 도시되어 있다. 또한, 고형물은, 도 3에서 개구(70)로 도시된 바와 같이, 층(bed)의 하부 부분으로부터 열 교환기로 주입될 수 있었다. 유동층 열 교환 챔버(44)로 들어오는 고형물은 상기 챔버의 바닥(50)을 통해 공기 흐름에 의해 유동화된다. 챔버의 측면에서, 사실상, 유동층 열 교환 챔버(44)와 실질적으로 수직인 채널(42) 사이에는, 열 교환 챔버(44)를 실질적으로 수직인 채널(42)에 연결하는 소위 리프트-레그(52)가 있다. 상기 리프트-레그(52)는 열 교환 챔버(44)에 면한 그 측벽의 하부 단부에 챔버에서 고형물이 유동하도록 하는 개구를 갖고, 맞은편 측벽의 상부 단부에 리프트-레그 챔버(52) 밖으로 실질적으로 수직인 채널(42)까지 고형물 유동을 허용하는 개구를 갖는 소형 챔버이다. 그래서, 실질적으로 수직인 채널(42) 아래로 흐르는 내부 순환과 리프트-레그(52)를 통한 열 교환 챔버(44)로부터의 고형물 유동은 연료와 혼합되고 연료를 실질적으로 수직인 채널(42)의 하부 단부까지 아래로, 즉 제 1 격자 섹션(62)으로 가도록 한다.4 schematically illustrates a third preferred embodiment of the present invention. Here, the fluidized bed heat exchange chamber 44 is arranged to be in flow communication with the side wall 46 of the substantially vertical channel 42 described above. Fluidized bed heat exchange chamber 44 receives solids from internal circulation through at least one opening 48 arranged thereon at the wall 32 'of the furnace. A further option for accommodating solids, ie openings through which external solids can also be injected into the heat exchanger 44 is shown. Solids could also be injected into the heat exchanger from the lower portion of the bed, as shown by opening 70 in FIG. 3. Solids entering the fluidized bed heat exchange chamber 44 are fluidized by air flow through the bottom 50 of the chamber. In terms of the chamber, in fact, between the fluidized bed heat exchange chamber 44 and the substantially vertical channel 42, the so-called lift-leg 52 connecting the heat exchange chamber 44 to the substantially vertical channel 42. There is). The lift-leg 52 has an opening at the lower end of its side wall facing the heat exchange chamber 44 to allow solids to flow in the chamber and substantially out of the lift-leg chamber 52 at the upper end of the opposite side wall. It is a small chamber with an opening that allows solids flow to the vertical channel 42. Thus, the internal circulation flowing down the substantially vertical channel 42 and the solids flow from the heat exchange chamber 44 through the lift-leg 52 mix with the fuel and cause the fuel to flow out of the substantially vertical channel 42. Down to the lower end, ie to the first grating section 62.

여기에서, 실질적으로 수직인 채널(42)의 양면에는 유동층 열 교환 챔버(44)가 있을 수 있는 것으로 이해해야 한다. 또한, 유동층 열 교환 챔버(44)의 위치는, 연료 공급 개구(40)에 관하여, 도 4에 도시된 것보다 더 높거나 더 낮을 수 있다. 그러나, 열 교환 챔버의 유출 개구(outflow opening)는, 채널(42) 안으로 유동하는 고형물이 개구(40)로부터 채널(42)에 들어오는 연료의 윗면에서 흐르도록 흐르도록 위치한 것이 바람직하다. 그러나, 예를 들어, 연료 공급 개구에서 반대 압력을 최소화하는 것이 중요하다고 간주되면, 연료 공급 개구는 채널(42) 바닥 표면에서 보다 높게 배열될 수 있어서, 열 교환기 밖으로 흐르는 고형물은 순환층으로부터 연료 공급부를 분리하기 위해 더 이상 사용될 수 없다. 그러나, 이 경우, 분리 목적을 위해 사용될 수 있는 것은 내부 순환이다.Here, it should be understood that there may be a fluidized bed heat exchange chamber 44 on both sides of the substantially vertical channel 42. In addition, the position of the fluidized bed heat exchange chamber 44 may be higher or lower than that shown in FIG. 4 with respect to the fuel supply opening 40. However, the outflow opening of the heat exchange chamber is preferably positioned so that solids flowing into the channel 42 flow from the opening 40 to the upper side of the fuel entering the channel 42. However, if, for example, it is considered important to minimize the opposing pressure at the fuel supply opening, the fuel supply opening can be arranged higher at the channel 42 bottom surface, so that the solids flowing out of the heat exchanger are refueled from the circulation bed. It can no longer be used to separate parts. In this case, however, it is the internal circulation that can be used for separation purposes.

실질적으로 수직인 채널(42)은 내부 순환으로부터 고형물을 위해 경사진 벽(32')의 단지 편평한 표면보다 격자 영역을 향하여 아래로 유동하기 위한 다소 더욱 안전한 통로를 제공하는 것으로 또한 이해되어야 한다. 그래서, 이러한 채널(42)은 경사진 편평한 벽(32') 위의 해당 영역보다 내부 순환으로부터 더 많은 고형물을 수거하는 경향이 있는 것이 분명하다. 이것의 이유는, 고형 입자가 채널 측벽(46) 사이에 들어가면 난류가 덜한 영역을 만나고, 노의 바닥을 향해 가라앉기 시작하기 때문이다. 그래서, 채널(42) 그 자체는 그 측벽(46)을 통해 수직 평면에 위치할 수 있고 내부 순환으로부터 연료 공급부의 상부에 고형물을 모은다. 이러한 고형물 수거 경향은, 측벽(46)이 도 4에 도시된 것보다 더 넓은 영역으로부터 내부 순환을 수거하도록, 실질적으로 수직인 채널(42)의 측벽(들)(46)의 상부 단부를 바깥쪽으로 기울여서 이러한 기능이 요구되면, 증가할 수 있다. 실질적으로 수직인 채널의 측면 위 또는 측면으로 노 벽 위에, 내화재로 제조되는 것이 바람직하고 내부 순환을 채널(42)로 수거하기 위한 기울어진 가이드 플레이트를 배열하는 것이 또한 가능하다. 이와 마찬가지로, 외부 순환으로부터 실질적으로 수직인 채널(42)로 공급 연료의 윗면에 공급될 고형물을 주입하기 위해 연료 공급 개구(40) 위에 추가 개구를 배열하는 것이 가능하다.It is also to be understood that the substantially vertical channel 42 provides a somewhat safer passage for flowing down towards the grating area than just the flat surface of the inclined wall 32 'for internal solids from the internal circulation. Thus, it is clear that this channel 42 tends to collect more solids from the internal circulation than the corresponding area on the inclined flat wall 32 '. The reason for this is that when solid particles enter between channel sidewalls 46 they encounter less turbulent regions and begin to sink towards the bottom of the furnace. Thus, the channel 42 itself can be located in a vertical plane through its side wall 46 and collects solids on top of the fuel supply from the internal circulation. This solids collection trend tends to outward the upper end of the sidewall (s) 46 of the substantially vertical channel 42 such that the sidewalls 46 collect internal circulation from a wider area than shown in FIG. 4. If such a function is required by tilting, it may increase. On the furnace wall to the side or side of the substantially vertical channel, it is preferably made of refractory material and it is also possible to arrange the inclined guide plate for collecting the internal circulation into the channel 42. Likewise, it is possible to arrange additional openings above the fuel supply opening 40 for injecting solids to be supplied to the upper surface of the feed fuel from the external circulation into the substantially vertical channel 42.

연료 공급부에 관한 추가 특징으로서, 채널(42)은, 연료 공급 개구(40) 위에 배열되고, 한편으로, 연료 공급을 제 1 격자 섹션(62)을 향하여 아래로 안내하고, 다른 한편으로, 노에 들어오는 연료 유동의 상부에 고형물 유동을 펴기 위해 위치한 가이드 플레이트를 구비할 수 있다. 그래서, 연료와 난류 층 사이에 일종의 커튼(curtain) 형성시, 고형물은 채널에 깊이 있는 연료 공급부의 위치 외에 난류 층 재료로부터 연료를 분리시키는 것을 보조하고, 연료가 제 1 격자 섹션(62)에 도달하고 난류 층 재료와 혼합되지 않는 것을 보장한다.As a further feature with respect to the fuel supply, the channel 42 is arranged above the fuel supply opening 40, on the one hand guiding the fuel supply down towards the first grating section 62 and on the other hand to the furnace. It may be provided with a guide plate positioned to spread the solids flow on top of the incoming fuel flow. Thus, upon forming a kind of curtain between the fuel and the turbulent layer, the solids assist to separate the fuel from the turbulent layer material in addition to the location of the fuel supply deep in the channel, and the fuel reaches the first grating section 62. And ensure that it does not mix with the turbulent layer material.

상기 설명으로부터, 본 발명의 일부 가장 바람직한 실시예만이 논의되었음을 이해해야 한다. 그래서, 본 발명은 상기 개시된 실시예에만 제한되지 않고, 첨부된 청구항의 범위 내에서 여러 방법으로 변형될 수 있음이 분명하다. 본 발명의 특정 실시예의 특징은, 본 발명의 기본 개념 내에서 다른 실시예의 특징과 관련하여 적용될 수 있고 또는 다른 실시예의 특징을 결합하여 작용하고 기술적으로 실행 가능한 구조를 생성한다는 것을 또한 이해해야 한다. 그래서, 오직 하나의 연료 공급 개구 또는 하나의 실질적으로 수직인 채널만을 논의하여 상기 상세한 설명은 임의의 수단에 의해 작동 순환 유동층 보일러의 공급 개구 또는 채널의 수를 제한하지 않고 여러 유닛의 수는 보일러의 요건에 따라 자유롭게 변할 수 있음이 분명하다.From the foregoing description, it should be understood that only some of the most preferred embodiments of the present invention have been discussed. It is, therefore, to be understood that the invention is not limited to the above disclosed embodiments but may be modified in many ways within the scope of the appended claims. It is also to be understood that the features of certain embodiments of the present invention may be applied in connection with the features of other embodiments within the basic concepts of the present invention, or combine the features of other embodiments to create a functional and technically feasible structure. Thus, only one fuel supply opening or one substantially vertical channel is discussed so that the above description does not limit the number of supply openings or channels of the circulating fluidized bed boilers operated by any means and the number of different units of the boiler It is clear that the requirements can be changed freely.

Claims (23)

순환 유동층 보일러(circulating fluidized bed boiler)에 비중이 낮은, 고순도 및/또는 습식인 연료를 공급하는 방법으로서,
상기 방법에서, 연료 유동(fuel flow)은 노(furnace)에 주입되고, 연료는 층 재료(bed material)와 혼합되어 난류 순환 층(turbulent circulating bed)을 형성하며, 연료는 상기 보일러(10)의 상기 노(12)에 유동층 재료(fluidized bed material) 존재하에 연소되고 연도 가스(flue gas)가 형성되며, 상기 유동층 재료는, 층 재료가 상기 노의 벽(32)을 따라 상기 노(12)의 바닥까지 아래로 복귀하는 내부 순환에서 상기 노(12)의 내부와, 외부 순환에서, 즉, 적어도 상기 노(12)와 유동이 통하도록 배열된 고형물 분리기(solid separator)(16)를 통한 상기 노(12) 외부에서 순환되고, 층 재료는 상기 분리기(16)에서 상기 연도 가스로부터 분리되며, 상기 연도 가스는 추가 처리를 위해 상기 분리기(16)로부터 제거되고, 상기 분리된 층 재료는 상기 보일러(10)의 상기 노(12)로 복귀하는, 순환 유동층 보일러에 연료를 공급하는 방법에 있어서,
상기 노(12)에서 연료의 머무름 시간을 증가시키기 위해서는,
- 상기 난류 순환 층으로부터 연료 공급 영역을 분리하는 단계,
- 상기 순환 층 재료의 고형물과 연료를 상기 연료 공급 영역의 바닥에서 제 1 격자 섹션(62)으로 안내하는 단계,
- 연료-고형물 혼합물을 형성하기 위해 상기 제 1 격자 섹션(62) 위에서 상기 연료와 고형물을 혼합 및 유동화하는 단계,
- 상기 연료-고형물 혼합물이 실질적으로 측방향으로 제 2 격자 섹션(64)으로 유동하도록 하는 단계,
- 상기 연료-고형물 혼합물을 실질적으로 측방향으로 격자를 따라 제 3 격자 섹션(66)으로 공급하는 단계로서, 상기 혼합물은 효율적으로 유동화되고, 순환 유동층이 생성되는, 단계를
특징으로 하는, 순환 유동층 보일러에 연료를 공급하는 방법.
A method of supplying a low specific gravity, high purity and / or wet fuel to a circulating fluidized bed boiler,
In this method, fuel flow is injected into a furnace, the fuel is mixed with bed material to form a turbulent circulating bed, and the fuel of the boiler 10 The furnace 12 is combusted in the presence of a fluidized bed material and a flue gas is formed, wherein the fluidized bed material has a layer material along the walls 32 of the furnace. The furnace through an internal circulation of the furnace 12 in an internal circulation returning to the bottom and in an external circulation, ie through a solid separator 16 arranged to be in flow with at least the furnace 12. (12) circulated outside, the layer material is separated from the flue gas in the separator 16, the flue gas is removed from the separator 16 for further processing, and the separated layer material is removed from the boiler ( Circulating fluidized bed boiler, returning to the furnace 12 of 10) A method for supplying fuel,
In order to increase the residence time of fuel in the furnace 12,
Separating the fuel supply zone from the turbulent circulation bed,
Directing solids and fuel of the circulating layer material from the bottom of the fuel supply region to the first grating section 62,
Mixing and fluidizing the fuel and solids on the first lattice section 62 to form a fuel-solids mixture,
Causing the fuel-solid mixture to flow into the second grating section 64 substantially laterally,
Feeding the fuel-solids mixture to the third lattice section 66 along the lattice substantially laterally, wherein the mixture is efficiently fluidized and a circulating fluidized bed is produced.
Characterized in that the method for supplying fuel to the circulating fluidized bed boiler.
제 1항에 있어서, 상기 공급 영역은, 상기 노(12)의 벽(32')에 배열된 적어도 하나의 채널(42)을 따라 연료 공급부를 배열하여 난류 순환 층으로부터 분리되는 것을 특징으로 하는, 순환 유동층 보일러에 연료를 공급하는 방법.2. The supply zone of claim 1, characterized in that the supply zone is separated from the turbulent circulation layer by arranging a fuel supply along at least one channel 42 arranged in the wall 32 'of the furnace 12. How to fuel a circulating fluidized bed boiler. 제 1항에 있어서, 상기 연료 공급 영역은, 상기 노 벽(32)을 따라 아래로 흐르는 내부 순환의 고형물, 유동층 열 교환 챔버(30,44)로부터 고형물의 배출, 및 상기 고형물 분리기(16)로부터 복귀하는 고형물로부터 고형물을 연료 공급부의 상부에 주입하여 상기 고형물이 연료와 난류 순환 층 사이에 커튼을 형성하도록 상기 난류 순환 층으로부터 분리된 것을 특징으로 하는, 순환 유동층 보일러에 연료를 공급하는 방법.The fuel supply zone according to claim 1, wherein the fuel supply zone comprises solids of internal circulation flowing down along the furnace wall (32), discharge of solids from fluidized bed heat exchange chambers (30, 44), and from solids separator (16). And returning solids from the returning solids to the top of the fuel supply to separate the solids from the turbulent circulating layer to form a curtain between the fuel and the turbulent circulating layer. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 10 ~ 20 Umf의 공기 속도를 사용하여 상기 제 1 격자 섹션(62) 위에서 연료와 고형물을 유동화 및 혼합하는 단계를 특징으로 하는, 순환 유동층 보일러에 연료를 공급하는 방법.4. The circulating fluidized bed boiler according to claim 1, characterized by fluidizing and mixing fuel and solids on the first lattice section 62 using an air velocity of 10 to 20 Umf. How to refuel. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 0.1 내지 1.2 m/s, 바람직하게는 1.0 m/s 미만의 공기 속도를 사용하여 상기 제 1 격자 섹션(62) 위에서 연료와 고형물을 유동화 및 혼합하는 단계를 특징으로 하는, 순환 유동층 보일러에 연료를 공급하는 방법.4. A method according to any one of the preceding claims, wherein fluid and solids are fluidized over the first lattice section 62 using an air velocity of less than 0.1 to 1.2 m / s, preferably less than 1.0 m / s. And fueling the circulating fluidized bed boiler. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 상기 제 2 격자 섹션(64)을 향하여 상기 제 1 격자 섹션(62)을 기울이거나 상기 제 1 격자 섹션(62)에서 방향성 에어 노즐을 배열하여, 상기 연료-고형물 혼합물을 상기 제 2 격자 섹션(64)으로 이동시키는 것을 보조하는 단계를 특징으로 하는, 순환 유동층 보일러에 연료를 공급하는 방법.6. The method according to claim 1, wherein the first grating section 62 is tilted towards at least the second grating section 64 or an directional air nozzle is arranged in the first grating section 62. Assisting the transfer of the fuel-solids mixture to the second lattice section (64). 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연료-고형물 혼합물을 상기 제 3 격자 섹션(66)에 확산시키기 위해 상기 제 2 격자 섹션(64)에 방향성 노즐 또는 단계 격자(step grid)를 사용하는 단계를 특징으로 하는, 순환 유동층 보일러에 연료를 공급하는 방법.7. A directional nozzle or step grid according to any one of the preceding claims, in which the second grating section 64 is diffused to diffuse the fuel-solids mixture into the third grating section 66. Characterized in using the step, the method for supplying fuel to the circulating fluidized bed boiler. 제 7항에 있어서, 상기 연료-고형물 혼합물을 상기 제 3 격자 섹션(66)에 확산시킬 때 40 ~ 50 Umf의 공기 속도를 사용하는 단계를 특징으로 하는, 순환 유동층 보일러에 연료를 공급하는 방법.8. A method according to claim 7, characterized by using an air velocity of 40-50 Umf when diffusing the fuel-solids mixture into the third lattice section (66). 제 7항에 있어서, 상기 연료-고형물 혼합물을 상기 제 3 격자 섹션(66)에 확산시킬 때 0.4 내지 3 m/s, 바람직하게는 2.5 m/s 미만, 더 바람직하게는 2.0 m/s 미만의 공기 속도를 사용하는 단계를 특징으로 하는, 순환 유동층 보일러에 연료를 공급하는 방법.8. A method according to claim 7, wherein the fuel-solids mixture is 0.4 to 3 m / s, preferably less than 2.5 m / s, more preferably less than 2.0 m / s when diffused into the third lattice section 66. A method for fueling a circulating fluidized bed boiler, characterized by using air velocity. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 격자 섹션(62)으로부터 상기 제 3 격자 섹션(66)에서 원하는 위치로 상기 연료-고형물 혼합물을 확산시키기 위해 유동 안내 장치(68)를 사용하는 단계를 특징으로 하는, 순환 유동층 보일러에 연료를 공급하는 방법.10. Flow guide device (68) according to any one of the preceding claims, for diffusing the fuel-solids mixture from the second grating section (62) to the desired position in the third grating section (66). Characterized in using the step, the method for supplying fuel to the circulating fluidized bed boiler. 순환 유동층 보일러에 비중이 낮은, 고순도 및/또는 습식인 연료를 공급하는 장치로서, 상기 보일러(10)는,
적어도 상기 보일러의 바닥의 격자(grid), 측벽(32), 및 지붕(roof)으로 범위가 제한된 노(12); 상기 노의 상부 부분과 유동이 통하도록 배열된 고형물 분리기(16); 상기 노(12)에 일차 및 이차 공기를 제공하는 수단(24,26); 연도 가스로부터 상기 노(12)로 상기 분리기(16)에서 분리된 고형물을 복귀시키는 수단(20); 및 상기 노(12)에 연료 유동을 공급하는 수단(22)을 포함하는, 순환 유동층 보일러에 연료를 공급하는 장치에 있어서,
상기 노(12)에서 연료의 머무름 시간을 증가시키기 위해, 상기 노(12)의 나머지 부분으로부터 분리된 연료 공급 영역과, 세 개의 기능적으로 서로 다른 섹션인, 제 1, 제 2, 제 3 격자 섹션(62,64,66)으로 분할된 격자(60)를 특징으로 하는, 순환 유동층 보일러에 연료를 공급하는 장치.
A device for supplying a low specific gravity, high purity and / or wet fuel to a circulating fluidized bed boiler, wherein the boiler 10 is
A furnace (12) limited in scope to at least a grid, side walls (32), and a roof of the bottom of the boiler; A solids separator (16) arranged to flow with the upper portion of the furnace; Means (24,26) for providing primary and secondary air to the furnace (12); Means (20) for returning solids separated in the separator (16) from flue gas to the furnace (12); And means (22) for supplying a fuel flow to the furnace (12), the apparatus for supplying fuel to the circulating fluidized bed boiler,
In order to increase the residence time of the fuel in the furnace 12, a fuel supply region separated from the rest of the furnace 12 and three functionally different sections, first, second and third grating sections An apparatus for supplying fuel to a circulating fluidized bed boiler, characterized by a grid (60) divided into (62, 64, 66).
제 11항에 있어서, 상기 노(12)의 나머지 부분으로부터 분리된 상기 연료 공급 영역은 상기 노(12)의 벽(32')에 배열된 실질적으로 수직 배향된 채널(42)의 일 부분으로, 상기 채널(42)은, 측벽(46), 연료 공급 개구(40)를 포함하는 실질적으로 수직인 바닥 벽(43), 상기 연료 공급 영역의 바닥을 형성하는 제 1 격자 섹션(62)을 갖는 것을 특징으로 하는, 순환 유동층 보일러에 연료를 공급하는 장치.12. The fuel supply zone of claim 11, wherein the fuel supply region separated from the rest of the furnace 12 is a portion of a substantially vertically oriented channel 42 arranged in the wall 32 'of the furnace 12. The channel 42 has a side wall 46, a substantially vertical bottom wall 43 comprising a fuel supply opening 40, and a first grating section 62 forming the bottom of the fuel supply region. An apparatus for supplying fuel to a circulating fluidized bed boiler, characterized in that. 제 11항에 있어서, 상기 연료 공급 영역은 상기 연료 공급 개구(40) 위에 배열된 가이드 플레이트에 의해 상기 노(12)의 나머지 부분으로부터 분리되고, 상기 가이드 플레이트는 연료 유동이 상기 제 1 격자 섹션(62)을 향하게 하고 연료와 상기 노(12)의 나머지 부분 사이에서 연료의 윗면에 고형물의 유동을 안내하는 것을 특징으로 하는, 순환 유동층 보일러에 연료를 공급하는 장치.12. The fuel supply zone according to claim 11, wherein the fuel supply region is separated from the rest of the furnace (12) by a guide plate arranged over the fuel supply opening (40), the guide plate having a fuel flow in the first grating section ( 62) and directing the flow of solids on top of the fuel between the fuel and the rest of the furnace (12). 제 11항 또는 제 12항에 있어서, 상기 채널(42)은 유동층 열 교환 챔버(30,44), 내부 순환 및 고형물 분리기(16) 중 하나와 유동이 통하도록 배열된 것을 특징으로 하는, 순환 유동층 보일러에 연료를 공급하는 장치.13. The circulating fluidized bed according to claim 11 or 12, characterized in that the channel (42) is arranged in fluid communication with one of the fluidized bed heat exchange chambers (30, 44), the internal circulation and the solids separator (16). Device for fueling the boiler. 제 11항 또는 제 12항에 있어서, 상기 연료 공급 영역은 상기 제 1 격자 섹션(62)과 다른 유동 조건을 제공하는 제 2 격자 섹션(64)과 유동이 통하도록 배열된 것을 특징으로 하는, 순환 유동층 보일러에 연료를 공급하는 장치.13. The circulation according to claim 11 or 12, characterized in that the fuel supply zone is arranged in flow communication with a second grating section 64 which provides a different flow condition than the first grating section 62. Device for fueling fluidized bed boilers. 제 11항 또는 제 12항에 있어서, 상기 제 1 격자 섹션(62)은 상기 제 2 격자 섹션(64)을 향하여 기울어지고/기울어지거나 상기 제 2 격자 섹션(64)에 상기 연료-고형물 혼합물을 운반하는 것을 보조하기 위한 방향성 에어 노즐(directional air nozzle)을 구비하는 것을 특징으로 하는, 순환 유동층 보일러에 연료를 공급하는 장치.13. The fuel grid solid according to claim 11 or 12, wherein the first grating section (62) is inclined towards the second grating section (64) and / or carries the fuel-solids mixture to the second grating section (64). An apparatus for supplying fuel to a circulating fluidized bed boiler, characterized in that it comprises a directional air nozzle to assist in doing so. 제 11항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 격자 섹션(64)은, 상기 제 1 및 제 2 격자 섹션(62,64)과 다른 유동 조건을 갖는 상기 제 3 격자 섹션(66)과 유동이 통하도록 배열된 것을 특징으로 하는, 순환 유동층 보일러에 연료를 공급하는 장치.17. The third grating section 66 according to claim 11, wherein the second grating section 64 has different flow conditions than the first and second grating sections 62, 64. And a flow arranged in such a manner that the flow is in fluid communication with the circulating fluidized bed boiler. 제 11항에 있어서, 상기 제 2 격자 섹션(64)은 상기 연료-고형물 혼합물을 상기 제 3 격자 섹션(66)에서 원하는 위치로 확산시키기 위한 가이드 장치(68)를 구비한 것을 특징으로 하는, 순환 유동층 보일러에 연료를 공급하는 장치.12. The circulation according to claim 11, characterized in that the second grating section (64) is provided with a guide device (68) for diffusing the fuel-solid mixture to the desired position in the third grating section (66). Device for fueling fluidized bed boilers. 제 18항에 있어서, 상기 제 2 격자 섹션(64)에서 상기 가이드 장치는, 상기 연료-고형물 혼합물을 상기 제 3 격자 섹션(66)에서 원하는 위치로 운반하는 것을 보조하기 위한 방향성 노즐 또는 단계 격자(step grid)인 것을 특징으로 하는, 순환 유동층 보일러에 연료를 공급하는 장치.19. The device of claim 18, wherein the guide device in the second grating section 64 comprises a directional nozzle or step grating to assist in transporting the fuel-solid mixture to the desired location in the third grating section 66. step grid), the device for supplying fuel to the circulating fluidized bed boiler. 제 18항에 있어서, 상기 제 2 격자 섹션(64)에서 상기 가이드 장치는, 상기 연료-고형물 혼합물을 원하는 위치로 향하게 하고 상기 연료-고형물 혼합물이 원하지 않는 위치로 들어가는 것을 방지하기 위한 분할 벽(68)인 것을 특징으로 하는, 순환 유동층 보일러에 연료를 공급하는 장치.19. The dividing wall (68) according to claim 18, wherein in said second grating section (64) said guide device is adapted to direct said fuel-solids mixture to a desired position and to prevent said fuel-solids mixture from entering an undesired position. A device for supplying fuel to a circulating fluidized bed boiler, characterized in that). 제 11항 내지 제 20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유동층 열 교환기(30,44)는 상기 노(12)의 상부 부분에 인접하게, 또는 상기 노(12)의 수렴 바닥 부분(converging bottom part)에 인접하게, 또는 상기 분리기(16)와 연결되어 배열된 것을 특징으로 하는, 순환 유동층 보일러에 연료를 공급하는 장치.21. The fluidized bed heat exchanger (30,44) is adjacent to the upper portion of the furnace (12) or the converging bottom part of the furnace (12). A device for supplying fuel to a circulating fluidized bed boiler, characterized in that it is arranged adjacent to or connected to the separator (16). 제 11항에 있어서, 상기 채널(20',42)은 측벽(46)을 갖고, 상기 측벽은 상기 노 벽(32,32')을 따라 아래로 흐르는 고형물을 수거하기 위해 기울어진 것을 특징으로 하는, 순환 유동층 보일러에 연료를 공급하는 장치.12. The channel according to claim 11, characterized in that the channels (20 ', 42) have side walls (46), said side walls being inclined to collect solids flowing down along the furnace walls (32, 32'). , A device for fueling a circulating fluidized bed boiler. 제 11항 또는 제 12항에 있어서, 상기 연료와 통하도록 고형물을 주입하기 위한 상기 수단은, 상기 노(12)의 상기 벽(32)에서 실질적으로 상기 연료 공급 개구(36) 위에 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는, 순환 유동층 보일러에 연료를 공급하는 장치.13. The means according to claim 11 or 12, wherein the means for injecting solids in communication with the fuel comprises an opening substantially above the fuel supply opening (36) in the wall (32) of the furnace (12). An apparatus for supplying fuel to a circulating fluidized bed boiler, characterized in that.
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