KR20140087853A - 순환 유동층 연소 시스템 - Google Patents

Abstract

발전 용량의 증가 및 보일러의 대형화에 효과적으로 대응할 수 있는 상부-지지형 구조를 가짐과 동시에 제조 비용의 절감 및 공간 활용 증대를 가능하게는 콤팩트한 지지 구조를 갖는 순환 유동층 연소 시스템이 개시된다. 본 발명의 순환 유동층 연소 시스템은, 다수의 기둥들, 상기 기둥들에 의해 지지되는 단방향 수평 지지대, 상기 기둥들에 의해 지지되는 장방향 수평 지지대, 상기 단방향 수평 지지대 및 상기 장방향 수평 지지대에 매달려 있으며 연료가 유동화 및 연소되는 연소로, 및 상기 유동화된 연료의 연소로 인해 발생되는 배가스 및 고체 입자들을 상기 연소로로부터 받아 상기 배가스 및 상기 고체 입자들을 서로로부터 분리하는 분리기, 및 상기 고체 입자들로부터 분리된 후 상기 분리기로부터 배출되는 배가스를 위한 경로를 제공하는 덕트를 포함하되, 상기 덕트는 상기 분리기에 유체 연통하게 결합하는 수직 부분, 및 상기 단방향 수평 지지대의 길이 방향과 평행한 방향으로 길게 연장되어 있는 수평 부분을 포함하고, 상기 단방향 수평 지지대 및 상기 장방향 수평 지지대 모두 상기 덕트의 수평 부분 아래에 배치된다.

Description

순환 유동층 연소 시스템{Circulating Fluidized Bed Combustion System}

본 발명은 순환 유동층 연소 시스템에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 발전 용량의 증가 및 보일러 대형화에 효과적으로 대응할 수 있는 상부-지지형 구조를 가짐과 동시에 제조 비용의 절감 및 공간 활용 증대를 가능하게는 콤팩트한 지지 구조를 갖는 순환 유동층 연소 시스템에 관한 것이다.

유동층 연소 방식은 화석 연료, 바이오매스 연료 등과 같은 고형 연료를 모래 및/또는 회재(ash)와 같은 층(bed) 물질과 함께 연소로 내에서 유동시키면서 연소시키는 방식이다.

연소로 내로 유동화 가스가 분사됨으로써 상기 고형 연료와 층 물질이 유동화되면서 연소로 전역에서 균일하고 빠르게 혼합된다. 이렇게 유동화된 고형 연료 및 층 물질이 연소되면서 고온의 연소가스가 생성된다. 이렇게 생성된 연소가스는 가열된 공기와 함께 상기 연소로로부터 배출된다. 연소로로부터 배출된 상기 가열된 공기 및 고온의 연소가스의 혼합물[이하, '배가스(flue gas)'로 칭함]은 증기터빈을 구동시키기 위한 증기를 발생시키는데 이용된다.

전형적으로, 유동층 연소 시스템에서 열 교환은 연소로 및 고온의 배가스가 통과하는 열 회수 섹션(heat recovery section)에서 각각 이루어진다. 상기 연소로의 벽들이 핀들(fins)에 의해 서로 결합된 튜브들을 포함하고, 상기 튜브들을 통해 흐르는 액체가 상기 연소로 내에서 발생한 열을 흡수한다.

유동층 연소 방식은, 연소 반응이 빠르고, 일반 화력 연소 방식에 비해 조업 온도가 상대적으로 낮아서 질소산화물의 발생량이 적다는 장점을 갖는다.

순환 유동층 연소 방식은 배가스와 함께 연소로로부터 배출되는 고체 입자들을 상기 배가스로부터 분리한 후 상기 연소로로 복귀시키는 방식이다.

일반적으로, 순환 유동층 연소 시스템은 연소로, 상기 연소로의 상부에 형성되어 있는 배출구에 연결되어 있는 분리기, 및 상기 분리기에서 상기 배가스로부터 분리된 고체 입자들의 순환을 위한 리턴 시스템을 포함한다. 상기 리턴 시스템은 상기 연소로의 하부에 형성되어 있는 유입구를 통해 상기 연소로와 유체 연통한다. 상기 분리기와 상기 리턴 시스템은 입자 순환 시스템을 구성한다.

순환 유동층 연소 시스템은 연소로가 그 하부에서 지면에 의해 지지되는 하부-지지형 구조를 가질 수 있다. 하부-지지형 구조에서는 열팽창이 주로 하부로부터 위 방향으로 발생한다.

하부-지지형 구조에서는, 연소로의 전체 무게가 그 측벽들을 통해 그 하부로 전달되기 때문에 상기 측벽에 상당한 크기의 압축 응력이 가해지게 된다. 따라서, 대용량 발전을 위한 대형의 순환 유동층 연소 시스템을 이와 같은 하부-지지형 구조로 설계할 경우에는, 연소로의 측벽, 특히 상기 측벽을 구성하는 튜브들에 가해지는 기계적 하중을 세심히 고려하여야 하기 때문에 그 설계가 까다로울 뿐만 아니라, 상기 기계적 하중을 분산시키기 위한 별도의 수단이 요구되기 때문에 제조 비용이 상승하는 문제가 있다.

따라서, 특히 대형의 순환 유동층 연소 시스템의 경우에 있어서는, 주로 상부-지지형 구조가 채택된다. 상부-지지형 구조에서는, 열팽창이 주로 아래 방향으로 발생한다. 상부-지지형 구조는 일반적으로 하부-지지형 구조에 비해 조립이 간편하며, 연소의 측벽을 구성하는 튜브들은 연소로의 하중에 의해 야기되는 인장 응력을 쉽게 견딜 수 있다.

이러한 상부-지지형 구조의 순환 유동층 연소 시스템은 연소로가 매달리게 될 지지 구조(supporting structure)를 가지는데, 순환 유동층 연소 시스템의 발전 용량이 점점 커지는 경향에 따라, 즉 순환 유동층 연소 시스템의 연소로, 분리기, 열 회수 섹션 등이 대형화됨에 따라, 상기 지지 구조의 사이즈 및 무게도 점점 증가하고 있다.

이러한 지지 구조의 사이즈 및 무게의 증가는 재료 비용을 상승시키고 순환 유동층 연소 시스템의 제작을 복잡하게 한다.

따라서, 본 발명은 위와 같은 관련 기술의 제한 및 단점들에 기인한 문제점들을 방지할 수 있는 순환 유동층 연소 시스템에 관한 것이다.

본 발명의 일 관점은, 발전 용량의 증가 및 보일러의 대형화에 효과적으로 대응할 수 있는 상부-지지형 구조를 가짐과 동시에 제조 비용의 절감 및 공간 활용 증대를 가능하게는 콤팩트한 지지 구조를 갖는 순환 유동층 연소 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술된 것이고, 부분적으로는 그러한 기술로부터 자명할 것이다. 또는, 본 발명의 실시를 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 이해될 수 있을 것이다. 본 발명의 목적들 및 다른 이점들은 발명의 상세한 설명 및 특허청구범위에서 특정된 구조에 의해 실현되고 달성될 것이다.

위와 같은 본 발명의 일 관점에 따라, 다수의 기둥들; 상기 기둥들에 의해 지지되는 단방향 수평 지지대; 상기 기둥들에 의해 지지되는 장방향 수평 지지대; 상기 단방향 수평 지지대 및 상기 장방향 수평 지지대에 매달려 있으며 연료가 유동화 및 연소되는 연소로; 상기 유동화된 연료의 연소로 인해 발생되는 배가스 및 고체 입자들을 상기 연소로로부터 받아 상기 배가스 및 상기 고체 입자들을 서로로부터 분리하는 분리기; 상기 분리기에 의해 상기 배가스로부터 분리된 상기 고체 입자들을 상기 연소로로 복귀시키는 리턴 시스템; 및 상기 고체 입자들로부터 분리된 후 상기 분리기로부터 배출되는 배가스를 위한 경로를 제공하는 덕트를 포함하되, 상기 덕트는 상기 분리기에 유체 연통하게 결합하는 수직 부분, 및 상기 단방향 수평 지지대의 길이 방향과 평행한 방향으로 길게 연장되어 있는 수평 부분을 포함하고, 상기 단방향 수평 지지대 및 상기 장방향 수평 지지대 모두 상기 덕트의 수평 부분 아래에 배치된 것을 특징으로 하는 순환 유동층 연소 시스템이 제공된다.

상기 장방향 수평 지지대는 상기 단방향 수평 지지대에 의해 지지될 수 있다.

상기 연소로는 한 쌍의 장측벽들(longer sidewalls) 및 한 쌍의 단측벽들(shorter sidewalls)를 갖고, 상기 단방향 수평 지지대의 길이 방향은 상기 연소로의 단측벽들과 평행하며, 상기 장방향 수평 지지대의 길이 방향은 상기 연소로의 장측벽들과 평행할 수 있다.

상기 순환 유동층 연소 시스템은, 상기 연소로를 기준으로 양측에 각각 배치되되 상기 연소로의 장측벽들 옆에 각각 배치되어 있는 한 쌍의 상기 분리기들; 및 상기 한 쌍의 분리기들에 의해 상기 배가스로부터 분리된 상기 고체 입자들을 상기 연소로로 각각 복귀시키는 한 쌍의 리턴 시스템들을 포함하고, 상기 덕트는 상기 한 쌍의 분리기들 모두에 유체 연통하게 결합될 수 있다.

위와 같은 일반적 서술 및 이하의 상세한 설명 모두는 본 발명을 예시하거나 설명하기 위한 것일 뿐으로서, 특허청구범위의 발명에 대한 더욱 자세한 설명을 제공하기 위한 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 순환 유동층 연소 시스템은 상부-지지형 구조를 갖기 때문에 발전 용량의 증가 및 보일러의 대형화에 효과적으로 대응할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 보일러의 대형화로 인한 지지 구조의 사이즈 및 무게 증가가 억제됨으로써, 즉 지지 구조를 콤패트화함으로써, 제조 비용을 절감하고 공간 활용을 극대화할 수 있다.

첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕고 본 명세서의 일부를 구성하기 위한 것으로서, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 순환 유동층 연소 시스템의 상부를 개략적으로 보여주는 평면도이고,
도 2는 도 1의 I-I' 라인을 따른 순환 유동층 연소 시스템의 수직 단면도이다.

본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 다양한 변경 및 변형이 가능하다는 점은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위에 기재된 발명 및 그 균등물의 범위 내에 드는 변경 및 변형을 모두 포함한다.

'직접적 지지' 또는 '간접적 지지'와 같이 구체적으로 명시되지 않는 이상, 본 명세서에서 'A에 의해 지지된다'라 함은 A와의 물리적 접촉을 통한 직접적 지지는 물론이고, B라는 중간 매개물을 통한 간접적 지지도 포함하는 개념으로 이해되어야 한다.

이하에서는, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 순환 유동층 보일러 시스템을 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 순환 유동층 연소 시스템의 상부를 개략적으로 보여주는 평면도이고, 도 2는 도 1의 I-I' 라인을 따른 순환 유동층 연소 시스템의 수직 단면도이다.

본 발명의 순환 유동층 연소 시스템은, 다수의 기둥들(110, 210), 상기 기둥들(110, 210)에 의해 지지되는 단방향 수평 지지대(130), 상기 기둥들(110, 210)에 의해 지지되는 장방향 수평 지지대(150), 상기 단방향 수평 지지대(130) 및 장방향 수평 지지대(150)에 매달려 있으며 연료가 유동화 및 연소되는 연소로(10), 상기 유동화된 연료의 연소로 인해 발생되는 배가스 및 고체 입자들(이하, '연료 생성물'이라 통칭함)을 상기 연소로(10)로부터 받아 상기 배가스 및 상기 고체 입자들을 서로로부터 분리하는 분리기(20), 상기 연소로(10)에서 발생한 연소 생성물을 상기 분리기(20)로 전달하기 위한 도관(30), 상기 분리기(20)에 의해 상기 배가스로부터 분리된 상기 고체 입자들을 상기 연소로(10)로 복귀시키는 리턴 시스템(60), 상기 분리기(20)에서 상기 고체 입자들로부터 분리된 후 배출되는 상기 배가스를 위한 경로를 제공하는 덕트(40), 및 상기 덕트(40)로부터 공급되는 상기 배가스와 냉각 매체 사이의 열교환 작업이 수행되는 열 회수 섹션(50)을 포함한다.

상기 덕트(40)는 상기 분리기(20)에 유체 연통하게 결합하는 수직 부분, 및 상기 단방향 수평 지지대의 길이 방향과 평행한 방향으로 길게 연장되어 있는 수평 부분을 포함하고, 상기 단방향 수평 지지대(130) 및 상기 장방향 수평 지지대(150) 모두 상기 덕트(40)의 수평 부분 아래에 배치된다.

상기 장방향 수평 지지대(150)는 상기 단방향 수평 지지대(130) 상에 얹혀져서 상기 단방향 수평 지지대(130)에 의해 지지될 수 있다. 반대로, 상기 단방향 수평 지지대(130)는 상기 장방향 수평 지지대(150) 상에 얹혀져서 상기 장방향 수평 지지대(150)에 의해 지지될 수도 있다.

상기 연소로(10)는 한 쌍의 장측벽들(12, 12') 및 한 쌍의 단측벽들(11, 11')를 갖고, 상기 단방향 수평 지지대(130)의 길이 방향은 상기 연소로(10)의 단측벽들(11, 11')과 평행하며, 상기 장방향 수평 지지대(150)의 길이 방향은 상기 연소로(10)의 장측벽들(12, 12')과 평행할 수 있다.

상기 순환 유동층 연소 시스템은, 상기 연소로(10)를 기준으로 양측에 각각 배치되되 상기 연소로(10)의 장측벽들(12, 12') 옆에 각각 배치되어 있는 한 쌍의 상기 분리기들(20, 20'), 및 상기 한 쌍의 분리기들(20, 20')에 의해 상기 배가스로부터 분리된 상기 고체 입자들을 상기 연소로(10)로 각각 복귀시키는 한 쌍의 리턴 시스템들(60, 60')을 포함하고, 상기 덕트(40)는 상기 한 쌍의 분리기들(20, 20') 모두에 유체 연통하게 결합될 수 있다.

이하에서는, 도 1 및 도 2에 예시되어 있는 본 발명의 일 실시예에 의한 순환 유동층 연소 시스템을 더욱 구체적으로 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 순환 유동층 연소 시스템은 대용량의 발전을 위한 것으로서, 하나의 연소로(10)에 최소한 3 쌍의 분리기들(20, 20')이 도관들(30, 30')을 통해 연결되어 있다.

구체적으로, 상기 연소로(10)는 한 쌍의 장측벽들(12, 12') 및 한 쌍의 단측벽들(11, 11')을 갖는다. 상기 장측벽들(12, 12') 및 단측벽들(11, 11')은 핀들(fins)에 의해 서로 결합된 튜브들을 포함하고, 상기 튜브들을 통해 흐르는 냉각 매체와 상기 연소로(10) 내의 연소 생성물 사이에 열 교환이 이루어진다.

각 쌍의 분리기들(20, 20')은 상기 연소로(10)를 기준으로 그 양측에 각각 배치된다. 즉, 각 쌍의 분리기들(20, 20') 중 제1 분리기(20)는 상기 장측벽들(12, 12') 중 제1 장측벽(12) 옆에 배치되고 제2 분리기(20')는 제2 장측벽(12') 옆에 배치된다.

제1 장측벽(12) 옆에 배치된 다수의 제1 분리기들(20)은 상기 제1 장측벽(12)에 평행하게 일렬로 배치되어 있다. 상기 제1 분리기들(20)과 상기 제1 장측벽들(12) 사이에는 제1 도관들(30)이 배치되며, 상기 제1 분리기들(20) 각각은 그에 대응하는 제1 도관(30)을 통해 상기 연소로(10)와 유체 연통하게 결합되어 있다.

이와 유사하게, 제2 장측벽(12') 옆에 배치된 다수의 제2 분리기들(20')은 상기 제2 장측벽(12')에 평행하게 일렬로 배치되어 있다. 상기 제2 분리기들(20')과 상기 제2 장측벽(12') 사이에는 제2 도관들(30')이 배치되며, 상기 제2 분리기들(20') 각각은 그에 대응하는 제2 도관(30')을 통해 상기 연소로(10)와 유체 연통하게 결합되어 있다.

화석 연료, 바이오매스 연료 등과 같은 고형 연료가 상기 연소로(10) 내로 공급된다. 상기 고형 연료 외에도 석회석 등과 같은 특정 흡착제가 상기 연소로(10) 내로 주입될 수 있는데, 상기 고형 연료 및 흡착제는 공통 통로를 통해 또는 서로 별개의 통로들을 통해 상기 연소로(10) 내로 공급될 수 있다.

상기 연소로(10) 내로 주입된 고형 연료 및 흡착제는 상기 연소로(10)의 하부에 위치한 노즐들(미도시)로부터 위로 분출되는 유동화 가스에 의해 유동화된다. 상기 유동화 가스는 고형 연료의 연소를 더욱 촉진시킨다.

상기 고형 연료의 연소에 의해 생성되는 연소 가스와 상기 연소에 의해 가열된 공기의 혼합물(이하, '배가스'로 칭함)은 대류 현상에 의해 상기 연소로(10) 내에서 위로 상승하면서 상기 고형 연료와 흡착제를 포함하는 고체 입자들의 일부를 포획한다.

이어서, 상기 배가스와 고체 입자들의 혼합물, 즉 연소 생성물은 상기 연소로(10)의 제1 및 제2 장측벽들(12, 12')의 상부에 형성된 다수의 배출구들을 통해 연소로(10) 밖으로 배출되고, 상기 제1 및 제2 도관들(30, 30')을 통해 상기 제1 및 제2 분리기들(20, 20')로 각각 전달된다.

상기 분리기들(20, 20') 각각에 유입된 연소 생성물이 그 안에서 수직의 소용돌이를 형성하면서 고체 입자들이 원심력에 의해 분리기들(20, 20')의 내벽에 부딪힌 후 중력에 의해 낙하한다. 반면, 배가스는 상기 분리기들(20, 20') 내에서 위로 상승하면서 상기 분리기들(20, 20')의 상부에 형성되어 있는 배출구를 통해 상기 분리기들(20, 20')로부터 배출된다.

상기 분리기들(20, 20')로부터 배출되는 배가스는 덕트들(40)이 제공하는 경로를 따라 열 회수 섹션(50)으로 흘러들어간다. 도 2에 예시된 바와 같이, 각 쌍의 분리기들(20, 20')로부터 배출되는 배가스가 공통의 덕트(40)를 통해 열 회수 섹션(50)으로 흘러들어간다.

상기 공통 덕트(40)는 제1 및 제2 분리기들(20, 20')에 유체 연통하게 결합하는 수직 부분들, 및 상기 연소로(10)의 위를 지나가며 상기 연소로(10)의 단측벽들(11, 11')과 평행한 방향으로 길게 연장되어 있는 수평 부분을 포함한다.

상기 열 회수 섹션(50)은 냉각 매체와 상기 덕트(40)를 통해 공급되는 상기 배가스 사이의 열교환 작업을 수행하는 열교환 수단(51)을 포함한다.

한편, 상기 분리기들(20, 20')에 의해 상기 배가스로부터 분리된 상기 고체 입자들은 중력에 아래로 떨어지면서 리턴 시스템들(60, 60')로 유입된 후 연소로(10)로 복귀된다.

상기 리턴 시스템들(60, 60')은, 도 2에 예시된 바와 같이, 상기 분리기들(20, 20')로부터 제공된 고체 입자들로부터 열을 회수하기 위한 열교환부들(61, 61')을 포함할 수 있다. 선택적으로, 상기 리턴 시스템들(60, 60')은 상기 연소로(10)로부터 상기 분리기들(20, 20')로 고체 입자 및/또는 가스가 역류하는 것을 방지하기 위한 루프 씰(loop seal) 구조를 더 포함할 수 있다.

위에서 살펴본 순환 유동층 연소 시스템의 주요 구성요소들, 즉 연소로(10), 분리기들(20, 20'), 도관들(30, 30'), 덕트들(40), 열 회수 섹션(50), 및 리턴 시스템들(60, 60')은 지지 구조에 의해 직접 또는 간접적으로 지지된 상태로 매달려 있다.

통상의 상부-지지형 구조를 갖는 순환 유동층 연소 시스템의 경우, 연소로(10) 상부의 위치가 열 회수 섹션(50) 상부의 위치보다 현저히 낮음에도 불구하고 이들이 동일한 지지대 또는 동일한 높이에 위치한 지지대들에 각각 매달려 있기 때문에 재료비의 낭비 및 공간의 낭비를 초래하였다.

본 발명의 지지 구조는 재료비를 절감하고 공간 활용을 극대화할 수 있는 콤패트 구조를 가짐으로써 위와 같은 종래 기술의 문제점을 극복할 수 있다.

이하에서는, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 지지 구조를 더욱 구체적으로 설명한다.

본 발명의 지지 구조는 연소로(10), 분리기들(20, 20'), 도관들(30, 30'), 덕트들(40), 및 리턴 시스템들(60, 60')을 직접 또는 간접적으로 지지하기 위한 제1 지지 구조(100), 및 열 회수 섹션(50)을 지지하기 위한 제2 지지 구조(200)를 포함한다.

상기 제1 지지 구조(100)는 다수의 제1 기둥들(110)을 포함하고, 상기 제2 지지 구조(200)는 다수의 제2 기둥들(210)을 포함한다.

본 발명에 의하면, 상기 제1 기둥들(110)은 상기 제2 기둥들(210)에 비하여 작은 높이를 가질 뿐만 아니라, 아래에서 구체적으로 설명될 이유들로 인해 상기 제1 기둥들(110)의 상기 제2 기둥들(210)에 대한 상대적 높이가 최대한으로 낮아질 수 있어, 재료비 절감 및 공간의 활용이 극대화될 수 있다.

상기 제1 지지 구조(100)는 상기 제1 기둥들(110)의 상부를 연결하며 상기 연소로(10)의 장측벽들(12, 12')과 평행한 길이 방향을 갖는 제1 장방향 보조 수평 지지대(120), 상기 제2 기둥들(210) 사이에서 상기 제1 장방향 보조 수평 지지대(120)와 동일한 높이에 위치하며 상기 연소로(10)의 장측벽들(12, 12')과 평행한 길이 방향을 갖는 제1 장방향 보조 수평 지지대(120'), 및 상기 제1 및 제2 기둥들(110, 210) 사이에서 상기 제1 장방향 보조 수평 지지대(120)와 동일 또는 유사한 높이에 위치한 제1 단방향 보조 수평 지지대들(140)을 더 포함한다.

또한, 본 발명의 제1 지지 구조(100)는 양단이 상기 제1 장방향 보조 수평 지지대들(120, 120')에 각각 연결되며 상기 연소로(10)의 단측벽들(11, 11')과 평행한 길이 방향을 갖는 제1 단방향 수평 지지대들(130)을 더 포함한다. 선택적으로, 다수의 제1 기둥들(110)이 상기 연소로(10)의 장측벽들(12, 12')과 평행한 방향으로 일렬로 배치되어 있고, 상기 제1 단방향 수평 지지대들(130)이 상기 제1 기둥들(110) 및 상기 제1 장방향 보조 수평 지지대(120')에 각각 연결되어 있을 수도 있다.

또한, 본 발명의 제1 지지 구조(100)는 양단이 상기 제1 단방향 보조 수평 지지대들(140)에 각각 연결되며 상기 연소로(10)의 장측벽들(12, 12')과 평행한 길이 방향을 갖는 제1 장방향 수평 지지대들(150)을 더 포함한다.

선택적으로, 제1 장방향 수평 지지대들(150)이 상기 제1 단방향 수평 지지대들(130) 상에 얹힘으로써 상기 제1 단방향 수평 지지대들(130)에 의해 직접적으로 지지될 수 있다. 반대로, 제1 단방향 수평 지지대들(130)이 상기 제1 장방향 수평 지지대들(150) 상에 얹힘으로써 상기 제1 장방향 수평 지지대들(150)에 의해 직접적으로 지지될 수도 있다.

여하튼, 본 발명의 제1 단방향 수평 지지대들(130) 및 제1 장방향 수평 지지대들(150)은 제1 및 제2 기둥들(110, 210)에 의해 직접 또는 간접적으로 지지된다.

본 발명에 의하면, 제1 및 제2 행거들(310, 320)에 의해 상기 연소로(10)가 상기 제1 단방향 수평 지지대들(130) 및 제1 장방향 수평 지지대들(150)에 각각 매달려 있다.

본 발명에 의하면, 도 1에 예시된 바와 같이, 상기 제1 단방향 수평 지지대들(130)과 상기 덕트들(40)이 상하로 오버랩되지 않는다. 따라서, 상기 제1 및 제2 분리기들(20, 20')에 유체 연통하게 결합하는 상기 덕트(40)의 수직 부분의 존재에도 불구하고, 상기 연소로(10)의 단측벽들(11, 11')과 평행한 방향으로 길게 연장되어 있는 상기 덕트들(40)의 수평 부분들 아래에 상기 제1 단방향 수평 지지대들(130)이 배치될 수 있다.

또한, 본 발명의 제1 단방향 수평 지지대들(130)은 그 위에 제1 장방향 수평 지지대들(150)이 얹혀질 수 있을 정도로 충분히 상기 덕트들(40)의 수평 부분들보다 낮게 위치한다. 따라서, 제1 단방향 수평 지지대들(130)은 물론이고 상기 제1 장방향 수평 지지대들(150)들도 역시 상기 덕트들(40)의 수평 부분들 아래에 배치될 수 있다.

결과적으로, 본 발명에 의하면, 상기 연소로(10)가 제1 행거들(310)에 의해 상기 제1 단방향 수평 지지대들(130)에 매달리는 것에 더하여 제2 행거들(320)에 의해 상기 제1 장방향 수평 지지대들(150)에도 매달리기 때문에 시스템의 전체 지지 메카니즘이 더욱 강화될 수 있을 뿐만 아니라, 상기 제1 단방향 수평 지지대들(130) 및 상기 제1 장방향 수평 지지대들(150)들 모두 상기 덕트들(40) 및 열 회수 섹션(50)보다 낮은 곳에 위치하게 되기 때문에, 상기 제1 기둥들(110)의 상기 제2 기둥들(210)에 대한 상대적 높이가 최대한으로 낮아질 수 있어, 재료비 절감 및 공간의 활용이 극대화될 수 있다.

한편, 상기 제2 지지 구조(200)는 상기 제2 기둥들(210)의 상부들을 연결하는 제2 장방향 보조 수평 지지대들(220) 및 제2 단방향 보조 수평 지지대들(240)을 포함한다. 상기 제2 장방향 보조 수평 지지대들(220)은 상기 연소로(10)의 장측벽들(12, 12')과 평행한 길이 방향을 갖고, 제2 단방향 보조 수평 지지대들(240)은 상기 연소로(10)의 단측벽들(11, 11')과 평행한 길이 방향을 갖는다.

또한, 상기 제2 지지 구조(200)는 양단이 상기 제2 장방향 보조 수평 지지대들(200)에 각각 연결되며 상기 연소로(10)의 단측벽들(11, 11')과 평행한 길이 방향을 갖는 제2 단방향 수평 지지대들(230)을 더 포함한다.

선택적으로, 다수의 제2 기둥들(210)이 상기 열 회수 섹션(50)을 기준으로 양측에 각각 배치되되, 각 측의 제2 기둥들(210)이 상기 연소로(10)의 장측벽들(12, 12')과 평행한 방향으로 일렬로 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 제2 단방향 수평 지지대들(230) 각각은 그 양단을 통해 대응하는 제2 기둥들(210)의 상부에 각각 연결될 수 있다.

상기 열 회수 섹션(50)은 제3 행거들(330)에 의해 상기 제2 단방향 수평 지지대들(230)에 매달린다.

또한, 도 1 및 도 2에 예시된 바와 같이, 상기 제2 지지 구조(200)는 상기 연소로(10)의 장측벽들(12, 12')과 평행한 길이 방향을 가지며 상기 제2 단방향 수평 지지대들(230) 위에 얹혀져 있는 적어도 하나의 제2 장방향 수평 지지대(250)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 열 회수 섹션(50)이 제3 및 제4 행거들(330, 340)에 의해 상기 제2 단방향 수평 지지대들(230) 및 제2 장방향 수평 지지대(250)에 매달리도록 함으로써, 시스템의 전체 지지 메카니즘을 더욱 강화할 수 있다.

이상에서 살펴본 본 발명의 순환 유동층 연소 시스템은 상부-지지형 구조를 갖기 때문에 발전 용량의 증가 및 보일러의 대형화에 효과적으로 대응할 수 있을 뿐만 아니라, 보일러의 대형화로 인한 지지 구조의 사이즈 및 무게 증가를 억제하기 위하여 지지 구조를 콤패트화함으로써, 그 제조 비용이 절감되고 공간 활용이 극대화될 수 있다.

10: 연소로 20, 20': 분리기
30, 30': 도관 40: 덕트
50: 열 회수 섹션 60, 60': 리턴 시스템
100: 제1 지지 구조 110: 제1 기둥
120, 120': 제1 장방향 보조 수평 지지대
130: 제1 단방향 수평 지지대 140: 제1 단방향 보조 수평 지지대
150: 제1 장방향 수평 지지대
200: 제2 지지 구조 210: 제2 기둥
220: 제2 장방향 보조 수평 지지대 230: 제2 단방향 수평 지지대
240: 제2 단방향 보조 수평 지지대 250: 제2 장방향 수평 지지대
310: 제1 행거 320: 제2 행거
330: 제3 행거 340: 제4 행거

Claims (4)

1. 다수의 기둥들;
   상기 기둥들에 의해 지지되는 단방향 수평 지지대;
   상기 기둥들에 의해 지지되는 장방향 수평 지지대;
   상기 단방향 수평 지지대 및 상기 장방향 수평 지지대에 매달려 있으며 연료가 유동화 및 연소되는 연소로;
   상기 유동화된 연료의 연소로 인해 발생되는 배가스 및 고체 입자들을 상기 연소로로부터 받아 상기 배가스 및 상기 고체 입자들을 서로로부터 분리하는 분리기;
   상기 분리기에 의해 상기 배가스로부터 분리된 상기 고체 입자들을 상기 연소로로 복귀시키는 리턴 시스템; 및
   상기 고체 입자들로부터 분리된 후 상기 분리기로부터 배출되는 배가스를 위한 경로를 제공하는 덕트를 포함하되,
   상기 덕트는 상기 분리기에 유체 연통하게 결합하는 수직 부분, 및 상기 단방향 수평 지지대의 길이 방향과 평행한 방향으로 길게 연장되어 있는 수평 부분을 포함하고,
   상기 단방향 수평 지지대 및 상기 장방향 수평 지지대 모두 상기 덕트의 수평 부분 아래에 배치된 것을 특징으로 하는 순환 유동층 연소 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 장방향 수평 지지대는 상기 단방향 수평 지지대에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 순환 유동층 연소 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 연소로는 한 쌍의 장측벽들(longer sidewalls) 및 한 쌍의 단측벽들(shorter sidewalls)를 갖고,
   상기 단방향 수평 지지대의 길이 방향은 상기 연소로의 단측벽들과 평행하며,
   상기 장방향 수평 지지대의 길이 방향은 상기 연소로의 장측벽들과 평행한 것을 특징으로 하는 순환 유동층 연소 시스템.
4. 제3항에 있어서,
   상기 순환 유동층 연소 시스템은,
   상기 연소로를 기준으로 양측에 각각 배치되되 상기 연소로의 장측벽들 옆에 각각 배치되어 있는 한 쌍의 상기 분리기들; 및
   상기 한 쌍의 분리기들에 의해 상기 배가스로부터 분리된 상기 고체 입자들을 상기 연소로로 각각 복귀시키는 한 쌍의 리턴 시스템들을 포함하고,
   상기 덕트는 상기 한 쌍의 분리기들 모두에 유체 연통하게 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 순환 유동층 연소 시스템.

Images