KR20130047091A - Air nozzle of circulating fluidized bed combustion boiler - Google Patents

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KR20130047091A
KR20130047091A KR1020110111897A KR20110111897A KR20130047091A KR 20130047091 A KR20130047091 A KR 20130047091A KR 1020110111897 A KR1020110111897 A KR 1020110111897A KR 20110111897 A KR20110111897 A KR 20110111897A KR 20130047091 A KR20130047091 A KR 20130047091A
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air
inlet
fluidized bed
circulating fluidized
air nozzle
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정진영
이경모
민병수
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현대중공업 주식회사
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Abstract

PURPOSE: An air nozzle of a circulating fluidized bed boiler is provided to smoothly spray combustion air without colliding combustion air sprayed from an adjacent air nozzle and to minimize the loss of pressure due to turbulence in the combustion air. CONSTITUTION: An air nozzle(10) of a circulating fluidized bed boiler(1) comprises an inlet(11) and a spraying hole(13). The inlet is formed to vertically flow air which flows to the lower end portion. The spraying hole is divided to the left side and the right side from the upper end of the inlet and is extended to the lower direction. The spraying holes extended to the right side are individually formed to the upper end of the inlet and the spraying hole.

Description

순환유동층 보일러의 에어 노즐{Air Nozzle of Circulating Fluidized Bed Combustion Boiler}Air Nozzle of Circulating Fluidized Bed Combustion Boiler

본 발명은 순환유동층 보일러의 연소실에 장착되어 연소공기를 공급하는 에어 노즐에 관한 것으로서, 특히 압력손실을 감소시킬 수 있으며 고온에 의한 마모를 최소화할 수 있게 구성한 것이다.
The present invention relates to an air nozzle which is installed in a combustion chamber of a circulating fluidized bed boiler and supplies combustion air, and in particular, can reduce pressure loss and minimize wear at high temperatures.

순환유동층 보일러는 통상적으로 순환유동층 연소실, 고온 회분리 장치, 입자를 연소로로 되돌리는 장치, 그리고 보일러 형태에 따라 외부 유동층열교환기 및 연료공급장치로 구분된다. 순환유동층 보일러는 다른 고체연료의 연소보일러에 비해 많은 장점을 갖는다.The circulating fluidized bed boiler is typically divided into a circulating fluidized bed combustion chamber, a high temperature ash separator, a device for returning particles to the combustion furnace, and an external fluidized bed heat exchanger and a fuel supply device depending on the type of boiler. Circulating fluidized bed boilers have many advantages over other solid fuel combustion boilers.

특히 연료의 다양성은 순환유동층의 매우 큰 장점 중에 하나이다. 순환유동층에서는 기체-고체 및 고체-고체의 뛰어난 혼합으로 인해 높은 황 및 회재를 지닌 석탄을 비롯하여 저급의 갈탄(lignite), 유혈암(oil shale), 석유코크스(petroleum coke), 폐목재(wood waste), 도시 폐기물 및 기타 산업폐기물 등을 연료로 할 수 있으며, 특히 저열량 연료에 대해서도 기타 보조연료의 사용 없이 연소할 수 있는 장점이 있다.In particular, fuel diversity is one of the great advantages of the circulating fluidized bed. In the circulating fluidized bed, due to the excellent mixture of gas-solids and solids-solids, low sulfur lignite, oil shale, petroleum coke, wood waste, as well as high sulfur and ash coals ), Urban wastes and other industrial wastes can be used as fuels, and in particular, low calorie fuels can be burned without the use of other auxiliary fuels.

한편 순환유동층 보일러의 연소실의 바닥에는 연소실 내부로 연소공기를 공급하기 위한 에어 노즐들이 장착된다.Meanwhile, air nozzles for supplying combustion air into the combustion chamber are mounted at the bottom of the combustion chamber of the circulating fluidized bed boiler.

도 1은 종래의 순환유동층 보일러를 나타낸 개념도이고, 도 2는 연소실의 바닥부인 에어 챔버 및 에어 노즐들을 나타낸 개념도이며, 도 3은 종래 기술에 따른 에어 노즐의 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 에어 노즐의 단면도이다. 그리고 도 5a 내지 도 5c는 도 3에 도시된 에어 노즐의 유동 해석 이미지이며, 도 6은 도 3에 도시된 에어 노즐에 의한 마모를 나타낸 사진이다.1 is a conceptual view showing a conventional circulating fluidized bed boiler, FIG. 2 is a conceptual view showing an air chamber and air nozzles that are the bottom of a combustion chamber, FIG. 3 is a perspective view of an air nozzle according to the prior art, and FIG. 4 is shown in FIG. Of the air nozzle. 5A to 5C are flow analysis images of the air nozzle shown in FIG. 3, and FIG. 6 is a photograph showing wear by the air nozzle shown in FIG. 3.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 순환유동층 보일러(1)의 연소실(3) 하부에는 에어 챔버(5)가 형성되며 연소실(3) 바닥에 장착된 에어 노즐(10)들은 에어 챔버(5)와 연통되어 에어 챔버(5)로 공급된 연소공기가 에어 노즐(10)을 통해 연소실(3) 내부로 공급된다.1 and 2, an air chamber 5 is formed below the combustion chamber 3 of the circulating fluidized bed boiler 1, and the air nozzles 10 mounted on the bottom of the combustion chamber 3 are the air chamber 5. ), The combustion air supplied to the air chamber 5 is supplied into the combustion chamber 3 through the air nozzle 10.

구체적으로 도 3에 도시된 에어 노즐(10)들이 연소실(3) 바닥에 장착된다. 그리고 에어 노즐(10)에는 에어 파이프(7)가 고정되며, 에어 파이프(7)는 연소실(3)의 바닥을 관통해 에어 챔버(5)로 연장된다. 따라서 에어 챔버(5)로 공급된 연소공기는 에어 파이프(7)를 따라 유동한 후 에어 노즐(10)을 통해 연소실(3)의 바닥으로 분사된다.Specifically, the air nozzles 10 shown in FIG. 3 are mounted on the bottom of the combustion chamber 3. An air pipe 7 is fixed to the air nozzle 10, and the air pipe 7 extends through the bottom of the combustion chamber 3 to the air chamber 5. Therefore, the combustion air supplied to the air chamber 5 flows along the air pipe 7 and then is injected to the bottom of the combustion chamber 3 through the air nozzle 10.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이 에어 노즐(10)은 그 내부에 에어 파이프(7)와 결합되는 유입구(11)가 수직방향으로 형성되고, 유입구(11)의 상단에는 직교하는 4방향으로 분기된 분사구(13)가 연통된다. 여기에서 분사구(13)는 하향으로 경사지게 형성되어 분사구(13)를 따라 유동한 연소공기가 연소실(3)의 바닥으로 분사될 수 있게 구성된다.Meanwhile, as shown in FIG. 4, the air nozzle 10 has an inlet 11 coupled to the air pipe 7 in the vertical direction, and branches in the four directions perpendicular to the upper end of the inlet 11. The injected injection port 13 communicates. Here, the injection hole 13 is configured to be inclined downward so that combustion air flowing along the injection hole 13 can be injected to the bottom of the combustion chamber 3.

따라서 에어 파이프(7)를 통해 에어 노즐(10)로 유입된 연소공기는 유입구(11)를 통해 상부로 유동한 후 분기된 분사구(13)를 통해 연소실(3) 바닥으로 분사되는데, 분사구(13)가 직교하는 4방향으로 형성됨에 따라 에어 노즐(10)에서 분사되는 에어는 에어 노즐(10)을 중심으로 90도를 이루는 4방향으로 분사된다.Therefore, the combustion air introduced into the air nozzle 10 through the air pipe 7 flows upward through the inlet 11 and then is injected to the bottom of the combustion chamber 3 through the branched injection hole 13, which is the injection hole 13. ) Is formed in four directions perpendicular to each other, the air injected from the air nozzle 10 is injected in four directions forming 90 degrees with respect to the air nozzle 10.

이와 같이 구성된 에어 노즐(10)은 연소실(3) 바닥에 종횡으로 배치되는데, 분사된 연소공기의 압력손실을 최소화하기 위해 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이 다른 종열에 위치한 에어 노즐(10)과 교차하도록 배치된다.The air nozzle 10 configured as described above is disposed vertically and horizontally on the bottom of the combustion chamber 3, and the air nozzles 10 located in different vertical columns as shown in FIGS. 5A to 5C to minimize pressure loss of the injected combustion air. It is arranged to intersect with.

하지만, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 직교하는 4방향으로 분사구(13)가 형성된 에어 노즐(10)은 도 5a와 같이 에어 노즐(10)을 동일한 방위로 설치하거나 또는 도 5b에 도시된 바와 같이 일부 에어 노즐(10)의 방위를 45도 틀어 반엇갈림 형태로 배치하거나 또는 도 5c에 도시된 바와 같이 전체 에어 노즐(10)의 방위를 45도 틀어 배치하더라도 4방향으로 연소공기가 분사됨에 따라 인접 에어 노즐(10)에서 분사된 연소공기와 부딪쳐 난류가 발생하게 된다. However, as shown in FIGS. 3 and 4, the air nozzles 10 in which the injection holes 13 are formed in four orthogonal directions are installed in the same orientation as shown in FIG. 5A or shown in FIG. 5B. As shown in FIG. 5C, the combustion air is sprayed in four directions even when the orientation of some of the air nozzles 10 is offset by 45 degrees or the orientation of all of the air nozzles 10 is rotated by 45 degrees as shown in FIG. 5C. As a result, turbulence is generated when it hits the combustion air injected from the adjacent air nozzles 10.

이와 같이 고온의 연소공기가 원활하게 분사되지 않고 난류가 발생하게 되면, 연소실(3)의 바닥 위로 노출된 에어 파이프(7)가 난류에 의해 마모되어 도 6에 도시된 바와 같이 구멍(20)이 발생하게 된다. 이와 같이 에어 파이프(7)에 구멍(20)이 형성되면 연소공기의 압력이 크게 떨어지며, 더욱이 에어 파이프(7)의 내부에서도 난류가 발생하여 에어 파이프(7)의 다른 지점에 구멍이 더 형성되는 문제점이 있다.When the high temperature combustion air is not smoothly injected and turbulent flow is generated, the air pipe 7 exposed on the bottom of the combustion chamber 3 is worn by turbulent flow, and as shown in FIG. Will occur. In this way, when the hole 20 is formed in the air pipe 7, the pressure of the combustion air is greatly reduced, and furthermore, turbulence occurs in the air pipe 7 to further form a hole at another point of the air pipe 7. There is a problem.

대한민국 등록특허공보 제10-0725001호Republic of Korea Patent Publication No. 10-0725001

본 발명은 앞에서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 연소실의 바닥으로 분사되는 연소공기가 상호 부딪히지 않도록 구조를 개선한 순환유동층 보일러의 에어 노즐을 제공하는 데 그 목적이 있다.
The present invention has been invented to solve the problems of the prior art as described above, and an object thereof is to provide an air nozzle of a circulating fluidized bed boiler having an improved structure so that combustion air injected into the bottom of the combustion chamber does not collide with each other.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 순환유동층 보일러의 에어 노즐은 하단으로 유입된 에어가 상부로 유동하도록 수직하게 형성된 유입구와, 유입구 상단에서 좌측과 우측으로 분기되어 하향으로 연장된 분사구들이 형성된 것을 기술적 특징으로 한다.The air nozzle of the circulating fluidized bed boiler according to the present invention for achieving the above object is an inlet formed vertically so that the air introduced to the bottom flows to the top, branching to the left and right from the top of the inlet port extending downward What is formed is technical feature.

또한, 본 발명은 순환유동층 보일러의 연소실 바닥에 장착되는 에어 노즐로서, 연소실의 하부에 형성된 에어 챔버와 연통되며 하단으로 유입된 에어가 상부로 유동하도록 수직하게 형성된 유입구와, 유입구 상단에서 좌측과 우측으로 분기되어 연소실 바닥을 향해 하향으로 연장된 분사구들이 형성되며, 상기 분사구는 인접하여 장착된 에어 노즐들 사이를 향하도록 연소실 바닥에 장착된 것을 기술적 특징으로 한다.In addition, the present invention is an air nozzle mounted on the bottom of the combustion chamber of the circulating fluidized bed boiler, the inlet is in communication with the air chamber formed in the lower portion of the combustion chamber and vertically formed so that the air introduced to the lower flows to the top, left and right at the top of the inlet The nozzles are branched into the nozzles extending downward toward the combustion chamber floor, and the injection holes are mounted on the combustion chamber floor to face between adjacently mounted air nozzles.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 유입구의 상단에서 좌측으로 연장된 분사구와 유입구의 상단에서 우측으로 연장된 분사구는 각각 한 개씩 형성된다.Further, according to a preferred embodiment of the present invention, one injection hole extending from the upper end of the inlet to the left and one injection hole extending from the upper end of the inlet to the right are formed.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 유입구의 상단에서 좌측으로 복수 개의 분사구가 형성되고, 유입구의 상단에서 우측으로 복수 개의 분사구가 형성된다.
In addition, according to a preferred embodiment of the present invention, a plurality of injection holes are formed from the top of the inlet to the left, a plurality of injection holes are formed from the top of the inlet to the right.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 순환유동층 보일러의 에어 노즐은 인접한 에어 노즐에서 분사된 연소공기와 부딪치지 않아 원활하게 연소공기를 분사할 수 있게 구성함으로써, 연소공기의 난류에 의한 마모 예방 및 압력손실을 최소화할 수 있다는 장점이 있다.
As described above, the air nozzle of the circulating fluidized bed boiler according to the present invention is configured to be able to smoothly inject combustion air without hitting the combustion air injected from the adjacent air nozzle, thereby preventing wear and turbulence due to turbulent flow of the combustion air. There is an advantage that can be minimized.

도 1은 종래의 순환유동층 보일러를 나타낸 개념도이고,
도 2는 연소실의 바닥부인 에어 챔버 및 에어 노즐들을 나타낸 개념도이며,
도 3은 종래 기술에 따른 에어 노즐의 사시도이고,
도 4는 도 3에 도시된 에어 노즐의 단면도이다.
도 5a 내지 도 5c는 도 3에 도시된 에어 노즐의 유동 해석 이미지이며,
도 6은 도 3에 도시된 에어 노즐에 의한 마모를 나타낸 사진이다.
도 7은 본 발명에 따른 에어 노즐의 사시도이고,
도 8은 도 7에 도시된 에어 노즐이 연소실의 바닥에 장착된 상태를 나타낸 단면도이며,
도 9는 본 발명에 따른 에어 노즐을 장착한 상태의 유동 해석 이미지이다.1 is a conceptual diagram showing a conventional circulating fluidized bed boiler,
2 is a conceptual diagram illustrating an air chamber and air nozzles that are a bottom of a combustion chamber,
3 is a perspective view of an air nozzle according to the prior art,
4 is a cross-sectional view of the air nozzle shown in FIG. 3.
5A to 5C are flow analysis images of the air nozzle shown in FIG. 3,
6 is a photograph showing wear by the air nozzle shown in FIG. 3.
7 is a perspective view of an air nozzle according to the present invention;
8 is a cross-sectional view showing a state in which the air nozzle shown in FIG. 7 is mounted on the bottom of the combustion chamber,
9 is a flow analysis image of the air nozzle mounted state according to the present invention.

아래에서는 본 발명에 따른 순환유동층 보일러의 에어 노즐의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the air nozzle of the circulating fluidized bed boiler according to the present invention will be described in detail.

도면에서, 도 7은 본 발명에 따른 에어 노즐의 사시도이고, 도 8은 도 7에 도시된 에어 노즐이 연소실의 바닥에 장착된 상태를 나타낸 단면도이며, 도 9는 본 발명에 따른 에어 노즐을 장착한 상태의 유동 해석 이미지이다.7 is a perspective view of the air nozzle according to the present invention, Figure 8 is a cross-sectional view showing a state in which the air nozzle shown in Figure 7 is mounted on the bottom of the combustion chamber, Figure 9 is equipped with an air nozzle according to the present invention Flow analysis image of a state.

도 7에 도시된 바와 같이, 에어 노즐(100)에 형성된 분사구(103)는 180도의 각도를 이룬다. 즉 에어 노즐(100)의 분사구(103)를 통해 분사되는 연소공기는 에어 노즐(100)을 기준으로 좌측과 우측으로 분사된다.As shown in FIG. 7, the injection holes 103 formed in the air nozzle 100 form an angle of 180 degrees. That is, the combustion air injected through the injection hole 103 of the air nozzle 100 is injected to the left and right with respect to the air nozzle 100.

아래에서는 이와 같이 구성된 순환유동층 보일러의 에어 노즐에 대해 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the air nozzle of the circulating fluidized bed boiler configured as described above will be described in detail.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 에어 노즐(100)은 에어 파이프(7)와 결합되는 유입구(101)가 수직방향으로 형성되고, 유입구(101)의 상단에는 좌측과 우측으로 상호 180도로 분기된 분사구(103)들이 연통된다. 여기에서 분사구(103)는 하향으로 경사지게 형성되어 분사구(103)를 따라 유동한 연소공기가 연소실(3)의 바닥으로 분사될 수 있게 구성된다.As shown in FIG. 7 and FIG. 8, the air nozzle 100 has an inlet 101 coupled to the air pipe 7 in a vertical direction, and is 180 degrees to the left and the right at the upper end of the inlet 101. Branched injection holes 103 are in communication. Here, the injection hole 103 is formed to be inclined downward so that combustion air flowing along the injection hole 103 may be injected to the bottom of the combustion chamber 3.

따라서 에어 파이프(7)를 통해 에어 노즐(100)로 유입된 연소공기는 유입구(101)를 통해 상부로 유동한 후 분기된 분사구(103)를 통해 연소실(3) 바닥으로 분사되는데, 분사구(103)가 에어 노즐(100)을 중심으로 180도를 이루는 좌측과 우측방향으로 분사된다.Therefore, the combustion air introduced into the air nozzle 100 through the air pipe 7 flows upward through the inlet 101 and then is injected to the bottom of the combustion chamber 3 through the branched injection port 103, which is an injection port 103. ) Is sprayed in the left and right directions forming 180 degrees around the air nozzle 100.

이와 같이 구성된 에어 노즐(100)은 연소실(3) 바닥에 종횡으로 복수 열로 배치되는데, 도 9에 보이듯이, 분사된 연소공기의 압력손실을 최소화하기 위해 다른 열에 위치한 에어 노즐(100)과 교차하도록 배치된다.The air nozzle 100 configured as described above is arranged in a plurality of rows vertically and horizontally on the bottom of the combustion chamber 3, as shown in FIG. 9, so as to intersect with the air nozzle 100 located in another row to minimize pressure loss of the injected combustion air. Is placed.

구체적으로 어느 한 에어 노즐(100)에서 좌측과 우측으로 분사된 연소공기는 측열에 위치한 에어 노즐(100)들 사이로 분사된다. 따라서 측열에 위치한 에어 노즐(100)에서 분사되는 연소공기와 부딪치지 않아 난류의 발생을 최소화하고, 그에 따라 압력손실을 줄이면서 마모의 문제점을 해결할 수 있다.Specifically, the combustion air injected to the left and right in any one air nozzle 100 is injected between the air nozzles 100 located in the side row. Therefore, it does not collide with the combustion air injected from the air nozzle 100 located in the side row to minimize the occurrence of turbulence, thereby reducing the pressure loss can solve the problem of wear.

한편, 도 7에 도시된 바와 같이 에어 노즐(100)에는 4개의 분사구(103)가 2개씩 짝을 이뤄 좌측과 우측으로 형성되지만, 요구되는 연소공기의 압력 치에 따라서는 좌측과 우측으로 한 개의 분사구(103)가 형성되도록 구성할 수 있으며 다르게는 3개 이상의 분사구(103)를 형성할 수 있다.
Meanwhile, as shown in FIG. 7, four air inlets 103 are formed in the air nozzle 100 in pairs of two, respectively, to the left and the right, but depending on the required pressure of the combustion air, The injection holes 103 may be configured to be formed, or alternatively, three or more injection holes 103 may be formed.

1 : 순환유동층 보일러
3 : 연소실
5 : 에어 챔버
7 : 에어 파이프
10 : 에어 노즐
11 : 유입구
13 : 분사구
20 : 구멍
100 : 에어 노즐
101 : 유입구
103 : 분사구1: Circulating fluidized bed boiler
3: combustion chamber
5: air chamber
7: air pipe
10: air nozzle
11: Inlet
13: nozzle
20: hole
100: air nozzle
101: inlet
103: injection hole

Claims (6)

하단으로 유입된 에어가 상부로 유동하도록 수직하게 형성된 유입구와,
유입구 상단에서 좌측과 우측으로 분기되어 하향으로 연장된 분사구들이 형성된 것을 특징으로 하는 순환유동층 보일러의 에어 노즐.
An inlet formed vertically so that the air flowing into the bottom flows upward;
Air nozzles of the circulating fluidized bed boiler, characterized in that the injection holes formed downwardly branched from the top of the inlet to the left and right.
제1항에 있어서,
유입구의 상단에서 좌측으로 연장된 분사구와 유입구의 상단에서 우측으로 연장된 분사구는 각각 한 개씩 형성된 것을 특징으로 하는 순환유동층 보일러의 에어 노즐.
The method of claim 1,
Air nozzles of the circulating fluidized bed boiler, characterized in that one injection hole extending from the top of the inlet to the left and one injection hole extending from the top of the inlet to the right.
제1항에 있어서,
유입구의 상단에서 좌측으로 복수 개의 분사구가 형성되고, 유입구의 상단에서 우측으로 복수 개의 분사구가 형성된 것을 특징으로 하는 순환유동층 보일러의 에어 노즐.
The method of claim 1,
Air nozzles of the circulating fluidized bed boiler, characterized in that a plurality of injection holes are formed from the top of the inlet to the left side, a plurality of injection holes are formed from the top of the inlet to the right.
순환유동층 보일러의 연소실 바닥에 장착되는 에어 노즐로서,
연소실의 하부에 형성된 에어 챔버와 연통되며 하단으로 유입된 에어가 상부로 유동하도록 수직하게 형성된 유입구와,
유입구 상단에서 좌측과 우측으로 분기되어 연소실 바닥을 향해 하향으로 연장된 분사구들이 형성되며,
상기 분사구는 인접하여 장착된 에어 노즐들 사이를 향하도록 연소실 바닥에 장착된 것을 특징으로 하는 순환유동층 보일러의 에어 노즐.
An air nozzle mounted to the bottom of the combustion chamber of the circulating fluidized bed boiler,
An inlet which is in communication with the air chamber formed in the lower part of the combustion chamber and vertically formed so that the air introduced to the lower part flows upward;
Branching from the top of the inlet to the left and to the right to form a nozzle extending downwards towards the bottom of the combustion chamber,
And the injection hole is mounted to the bottom of the combustion chamber so as to face between adjacently mounted air nozzles.
제4항에 있어서,
유입구의 상단에서 좌측으로 연장된 분사구와 유입구의 상단에서 우측으로 연장된 분사구는 각각 한 개씩 형성된 것을 특징으로 하는 순환유동층 보일러의 에어 노즐.
5. The method of claim 4,
Air nozzles of the circulating fluidized bed boiler, characterized in that one injection hole extending from the top of the inlet to the left and one injection hole extending from the top of the inlet to the right.
제4항에 있어서,
유입구의 상단에서 좌측으로 복수 개의 분사구가 형성되고, 유입구의 상단에서 우측으로 복수 개의 분사구가 형성된 것을 특징으로 하는 순환유동층 보일러의 에어 노즐.5. The method of claim 4,
Air nozzles of the circulating fluidized bed boiler, characterized in that a plurality of injection holes are formed from the top of the inlet to the left side, a plurality of injection holes are formed from the top of the inlet to the right.
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