KR20140093768A - Circulating Fluidized Bed Boiler - Google Patents

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KR20140093768A
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Abstract

Disclosed is a circulating fluidized bed boiler capable of controlling the amount of heat recovered from solid particles which are separated from flue gas by a separator. The circulating fluidized bed boiler according to the present invention comprises: a combustion furnace in which fluidized fuel is burned; the separator separating the solid particles from the flue gas after receiving the flue gas and the solid particles from the combustion furnace; and a return system returning the solid particles, which are separated from the flue gas by the separator, to the combustion chamber, wherein the flue gas is generated by the combustion of the fluidized fuel. The return system includes: a heat exchange part for recovering the heat from solid particles supplied from the separator; and a return part returning the solid particles of which heat is lost in the heat exchange part, to the combustion furnace. The circulating fluidized bed boiler according to the present invention further includes a control part controlling the amount of the heat recovered from the solid particles in the heat exchange part.

Description

순환 유동층 보일러{Circulating Fluidized Bed Boiler}{Circulating Fluidized Bed Boiler}

본 발명은 순환 유동층 보일러에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 분리기에 의해 배가스로부터 분리되는 고체 입자들로부터 회수되는 열의 양을 조절할 수 있는 순환 유동층 보일러에 관한 것이다.The present invention relates to a circulating fluidized bed boiler, and more particularly, to a circulating fluidized bed boiler capable of regulating the amount of heat recovered from solid particles separated from the flue gas by a separator.

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. Fluidized bed combustion is a method in which a solid fuel such as a fossil fuel, a biomass fuel, etc. is combusted while flowing in a furnace together with a bed material such as sand and / or ash.

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.By injecting the fluidizing gas into the combustion furnace, the solid fuel and the layer material are fluidized and mixed uniformly and rapidly throughout the combustion furnace. This fluidized solid fuel and layer material is burned to produce a hot combustion gas. The combustion gas thus generated is discharged from the combustion furnace together with the heated air. A mixture of the heated air and the hot combustion gas discharged from the combustion furnace (hereinafter referred to as "flue gas") is used to generate steam for driving the steam turbine.

전형적으로, 유동층 보일러에서 열 교환은 연소로 및 고온의 배가스가 통과하는 대류 섹션(convection 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. Typically, heat exchange in a fluidized bed boiler is accomplished in a convection section through which both the furnace and the hot exhaust gas pass. The walls of the furnace include tubes joined together by fins, and liquid flowing through the tubes absorbs heat generated in the furnace.

유동층 연소 방식은, 연소 반응이 빠르고, 일반 화력 연소 방식에 비해 조업 온도가 상대적으로 낮아서 질소산화물의 발생량이 적다는 장점을 갖는다.The fluidized bed combustion method has an advantage that the combustion reaction is fast and the operating temperature is relatively low as compared with the general thermal power combustion method, so that the amount of nitrogen oxide generated is small.

순환 유동층 연소 방식은 배가스와 함께 연소로로부터 배출되는 고체 입자들을 상기 배가스로부터 분리한 후 상기 연소로로 복귀시키는 방식이다.The circulating fluidized bed combustion system is a method in which solid particles discharged from a combustion furnace together with an exhaust gas are separated from the exhaust gas and returned to the combustion furnace.

일반적으로, 순환 유동층 보일러는 연소로, 상기 연소로의 상부에 형성되어 있는 배출구에 연결되어 있는 분리기, 및 상기 분리기에서 상기 배가스로부터 분리된 고체 입자들의 순환을 위한 리턴 덕트를 포함한다. 상기 리턴 덕트는 상기 연소로의 하부에 형성되어 있는 유입구를 통해 상기 연소로와 유체 연통한다. 상기 분리기와 상기 리턴 덕트는 입자 순환 시스템을 구성한다.Generally, the circulating fluidized bed boiler includes a combustion furnace, a separator connected to an outlet formed in the upper part of the furnace, and a return duct for circulation of the solid particles separated from the exhaust gas in the separator. The return duct is in fluid communication with the combustion furnace through an inlet formed in a lower portion of the combustion furnace. The separator and the return duct constitute a particle circulation system.

미국 특허 제4,716,856호(이하, '선행기술'이라 칭함)는 상기 배가스로부터 분리된 상기 고체 입자들로부터 열을 회수하기 위한 외부 열교환부를 더 포함하는 입자 순환 시스템을 제안하고 있다. 리턴 덕트와 연소로 사이에 위치하는 상기 외부 열교환부 내에 상기 리턴 덕트로부터 제공되는 고체 입자들의 유동층이 형성되고, 상기 외부 열교환부 내에 배치된 관들을 통해 흐르는 액체가 상기 유동화된 고체 입자들의 열을 흡수한다. U.S. Patent No. 4,716,856 (hereinafter referred to as "Prior Art") proposes a particle circulation system further comprising an external heat exchanger for recovering heat from the solid particles separated from the exhaust gas. A fluidized bed of solid particles provided from the return duct is formed in the external heat exchanging unit located between the return duct and the combustion furnace and the liquid flowing through the tubes disposed in the external heat exchanging unit absorbs heat of the fluidized solid particles do.

그러나, 상기 선행기술의 외부 열교환부에서 이루어지는 열 교환의 정도는, 연소로로부터 배출된 후 상기 입자 분리기 및 리턴 덕트를 거쳐 상기 외부 열교환부로 유입되는 고체 입자들의 양에 의존한다. 따라서, 상기 외부 열교환부로 유입되는 고체 입자들의 양이 너무 적은 경우(즉, '낮은 부하' 조건의 경우), 상기 외부 열교환부를 통해 회수되는 열의 양이 충분하지 않아 원하는 열 교환 효율을 얻을 수 없다.However, the degree of heat exchange in the external heat exchanger of the prior art depends on the amount of solid particles that are discharged from the combustion furnace and then flowed into the external heat exchanger through the particle separator and the return duct. Therefore, when the amount of the solid particles flowing into the external heat exchanging unit is too small (i.e., in the case of the 'low load' condition), the amount of heat recovered through the external heat exchanging unit is not sufficient and the desired heat exchange efficiency can not be obtained.

반대로, 상기 외부 열교환부로 유입되는 고체 입자들의 양이 상기 외부 열교환부의 열 교환 능력을 초과할 정도로 너무 많은 경우(즉, '높은 부하' 조건의 경우)에는, 열 교환에 실제로 기여하지 않는 고체 입자들이 존재하게 되는 문제점이 발생한다.Conversely, when the amount of solid particles flowing into the external heat exchanging unit is too large (i.e., in the case of a 'high load' condition) to exceed the heat exchange capacity of the external heat exchanging unit, solid particles There is a problem that exists.

그러나, 종래의 순환 유동층 보일러는, 보일러의 가동 중에 상기 외부 열교환부로 유입되는 고체 입자들의 양이 빈번히 변함에도 불구하고 이와 같은 변화에 신속히 그리고 효과적으로 대응할 수 없었다.However, conventional circulating fluidized bed boilers have not been able to respond quickly and effectively to such changes, even though the amount of solid particles flowing into the external heat exchanging part frequently changes during the operation of the boiler.

따라서, 본 발명은 위와 같은 관련 기술의 제한 및 단점들에 기인한 문제점들을 방지할 수 있는 순환 유동층 보일러에 관한 것이다.Accordingly, the present invention is directed to a circulating fluidized bed boiler that can avoid problems due to limitations and disadvantages of the related art.

본 발명의 일 관점은, 배가스로부터 분리된 고체 입자들 각각으로부터 회수되는 열의 양을 열교환부로 유입되는 고체 입자들의 양의 변화에 대응하여 조절할 수 있으며, 열교환부의 열 교환 효율을 신속히 조절할 수 있는 순환 유동층 보일러를 제공하는 것이다.One aspect of the present invention is to provide a circulating fluidized bed which can regulate the amount of heat recovered from each of the solid particles separated from the flue gas in response to a change in the amount of solid particles flowing into the heat exchange section, To provide a boiler.

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.Other features and advantages of the invention will be set forth in part in the description which follows, and in part will be obvious from the description. Alternatively, other features and advantages of the present invention may be understood through practice of the present invention. Objects and other advantages of the invention will be realized and attained by the structure particularly pointed out in the written description and claims of this invention.

위와 같은 본 발명의 일 관점에 따라, 유동화된 연료가 연소되는 연소로; 상기 유동화된 연료의 연소로 인해 발생되는 배가스 및 고체 입자들을 상기 연소로로부터 받아 상기 고체 입자들을 상기 배가스로부터 분리하는 분리기; 및 상기 분리기에 의해 상기 배가스로부터 분리된 상기 고체 입자들을 상기 연소로로 복귀시키는 리턴 시스템을 포함하는 순환 유동층 보일러로서, 상기 리턴 시스템은, 상기 분리기로부터 공급되는 상기 고체 입자들로부터 열을 회수하기 위한 열교환부; 및 상기 열교환부에서 열을 빼앗긴 상기 고체 입자들을 상기 연소로로 복귀시키는 복귀부를 포함하고, 상기 순환 유동층 보일러는 상기 열교환부에 의해 상기 고체 입자들로부터 회수되는 열의 양을 조절하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 순환 유동층 보일러가 제공된다.According to one aspect of the present invention as described above, a combustion furnace in which fluidized fuel is burned; A separator for separating the solid particles from the flue gas from flue gas and solid particles generated by the combustion of the fluidized fuel; And a return system for returning the solid particles separated from the flue gas to the furnace by the separator, wherein the return system comprises: a heat exchanger for withdrawing heat from the solid particles supplied from the separator; A heat exchange unit; And a returning unit for returning the solid particles taken away from the heat exchanging unit to the furnace, wherein the circulating fluidized bed boiler further comprises a control unit for controlling the amount of heat recovered from the solid particles by the heat exchanging unit And a circulating fluidized bed boiler is provided.

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.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory only and are intended to provide further explanation of the invention as claimed.

본 발명에 의하면, 배가스로부터 분리된 후 열교환부로 유입되는 고체 입자들의 양의 변화에 대응하여 상기 고체 입자들로부터 회수되는 열의 양을 자동으로 조절할 수 있다.According to the present invention, it is possible to automatically adjust the amount of heat recovered from the solid particles in response to a change in the amount of solid particles flowing into the heat exchange unit after being separated from the exhaust gas.

또한, 본 발명의 순환 유동층 보일러는, 열교환부의 열 교환 효율이 신속히 조절될 수 있어 다양한 응용들에 활용될 수 있다.In addition, the circulating fluidized bed boiler of the present invention can be used for various applications because the heat exchange efficiency of the heat exchanger can be quickly controlled.

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 보일러의 수직 단면을 개략적으로 보여준다.The accompanying drawings are included to provide a further understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of this specification, and, together with the description, serve to explain the principles of the invention.
FIG. 1 schematically shows a vertical section of a circulating fluidized bed boiler according to an embodiment of the present invention.

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. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the present invention encompasses all changes and modifications that come within the scope of the invention as defined in the appended claims and equivalents thereof.

이하에서는, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 순환 유동층 보일러의 수직 단면을 개략적으로 보여준다.FIG. 1 schematically shows a vertical section of a circulating fluidized bed boiler according to an embodiment of the present invention.

도 1에 예시된 바와 같이, 본 발명의 순환 유동층 보일러는 연소로(100) 및 입자 순환 시스템(200)을 포함한다.As illustrated in FIG. 1, the circulating fluidized bed boiler of the present invention includes a combustion furnace 100 and a particle circulation system 200.

상기 연소로(100)는 전방 벽(110a), 후방 벽(110b), 및 이들 사이에 위치하는 2개의 측면 벽들을 포함한다. 상기 연소로(100)는 그 상부 및 하부에 각각 위치하는 지붕(110c) 및 바닥(110d)에 의해 폐쇄되어 있다.The furnace 100 includes a front wall 110a, a rear wall 110b, and two side walls located therebetween. The furnace 100 is closed by a roof 110c and a bottom 110d located at the top and bottom, respectively.

상기 연소로(100)는 상기 바닥(110d) 위에 상기 바닥(110d)과 평행하게 연장되어 있는 플레이트(120)를 더 포함한다. 상기 플레이트(120)에는 다수의 홀들이 형성되어 있으며, 상기 홀들에 대응하는 다수의 노즐들(130)이 상기 플레이트(120) 상에 장착되어 있다. 상기 플레이트(120)와 상기 바닥(110d) 사이의 공간은 가스실(140)을 구성하며, 외부의 가스 공급원(미도시)으로부터 상기 가스실(140)로 유동화 가스가 공급된다.The combustion furnace 100 further includes a plate 120 extending on the bottom 110d in parallel with the bottom 110d. A plurality of holes are formed in the plate 120, and a plurality of nozzles 130 corresponding to the holes are mounted on the plate 120. A space between the plate 120 and the bottom 110d constitutes a gas chamber 140 and a fluidizing gas is supplied from an external gas supply source (not shown) to the gas chamber 140. [

연료 공급부(150)를 통해 상기 연소로(100) 내에 화석 연료, 바이오매스 연료 등과 같은 고형 연료가 공급된다. 고형 연료 외에도 석회석 등과 같은 특정 흡착제가 상기 연소로(100) 내로 주입될 수 있다. 상기 흡착제는 상기 고형 연료와 함께 상기 연료 공급부(150)를 통해 상기 연소로(100) 내로 주입되거나 또는 다른 독립적 통로를 통해 상기 고형 연료와는 별도로 상기 연소로(100) 내로 주입될 수 있다.A solid fuel such as fossil fuel, biomass fuel or the like is supplied into the combustion furnace 100 through the fuel supply unit 150. A specific adsorbent such as limestone or the like may be injected into the combustion furnace 100 in addition to the solid fuel. The adsorbent may be injected into the combustion furnace 100 through the fuel supply unit 150 together with the solid fuel or may be injected into the combustion furnace 100 separately from the solid fuel through another independent passage.

상기 연소로(100) 내로 주입된 고형 연료 및 흡착제는 상기 연소로(100) 하부의 노즐들(130)들로부터 위로 분출되는 가스에 의해 유동화된다. 버너(미도시)에 의해 상기 고형 연료의 연소가 시작되고, 상기 유동화 가스는 상기 고형 연료의 연소를 더욱 촉진시킨다.  The solid fuel and the adsorbent injected into the combustion furnace 100 are fluidized by the gas ejected from the nozzles 130 under the combustion furnace 100. Combustion of the solid fuel is started by a burner (not shown), and the fluidized gas further promotes combustion of the solid fuel.

상기 고형 연료의 연소에 의해 생성되는 연소 가스와 상기 연소에 의해 가열된 공기의 혼합물(이하, '배가스'로 칭함)은 대류 현상에 의해 상기 연소로(100) 내에서 위로 상승하면서 상기 고형 연료와 흡착제를 포함하는 고체 입자들의 일부를 포획하고, 이들과 함께 상기 연소로(100) 상부, 예를 들어 후방 벽(110b)에 형성된 배출구를 통해 연소로(100) 밖으로 배출된다.A mixture of the combustion gas generated by the combustion of the solid fuel and the air heated by the combustion (hereinafter referred to as "exhaust gas") rises upward in the combustion furnace 100 by convection, Captures a part of the solid particles including the adsorbent and is discharged together with them through the combustion furnace 100 through an outlet formed in the upper part of the furnace 100, for example, the rear wall 110b.

상기 연소로(100)의 벽들(110a, 110b)은 핀들(fins)에 의해 서로 결합된 튜브들을 포함하고, 상기 튜브들을 통해 흐르는 액체와 상기 연소로(100) 내의 배가스 사이에 열 교환이 이루어진다.The walls 110a and 110b of the furnace 100 include tubes coupled to each other by fins and heat exchange is performed between the liquid flowing through the tubes and the exhaust gas in the furnace 100. [

한편, 상기 연소로(100) 밖으로 배출된 배가스 및 고체 입자들 중 상기 고체 입자들은 상기 입자 순환 시스템(200)을 통해 상기 연소로(100)로 복귀된다.Meanwhile, the solid particles among the exhaust gas and the solid particles discharged from the combustion furnace 100 are returned to the combustion furnace 100 through the particle circulation system 200.

이하에서는, 도 1을 참조하여 본 발명의 입자 순환 시스템(200)을 더욱 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the particle circulation system 200 of the present invention will be described in more detail with reference to Fig.

도 1에 예시된 바와 같이, 본 발명의 입자 순환 시스템(200)은 상기 연소로(100) 밖으로 배출되는 배가스 및 고체 입자들을 받아 상기 고체 입자들을 상기 배가스로부터 분리하는 분리기(210), 및 상기 분리기(210)에 의해 상기 배가스로부터 분리된 상기 고체 입자들을 상기 연소로(100)로 복귀시키는 리턴 시스템(230)을 포함한다.1, the particle circulation system 200 of the present invention includes a separator 210 for separating the solid particles from the flue gas by receiving flue gas and solid particles discharged from the furnace 100, And a return system (230) for returning the solid particles separated from the flue gas to the combustion furnace (100) by a flue gas (210).

상기 분리기(210)는 덕트(220)를 통해 상기 연소로(100)에 연결되어 있다. 상기 덕트(220)는 상기 연소로(100)의 배출구로부터 상기 분리기(210)의 유입구까지 연장되어 있다. The separator 210 is connected to the combustion furnace 100 through a duct 220. The duct 220 extends from an outlet of the furnace 100 to an inlet of the separator 210.

상기 분리기(210)는 그 하부에 구배부(tapered portion)(210a)을 갖는다.The separator 210 has a tapered portion 210a at a lower portion thereof.

상기 연소로(100)로부터 덕트(220)를 통해 상기 분리기(210) 내로 유입된 배가스 및 고체 입자들은 상기 분리기(210) 내에서 원심력에 의해 서로 분리된다. The exhaust gas and the solid particles introduced into the separator 210 from the combustion furnace 100 through the duct 220 are separated from each other by the centrifugal force in the separator 210.

분리된 상기 배가스는 상기 분리기(210)의 바로 위에 위치한 덕트(300)를 통해 열 회수부 및/또는 가스 터빈 측으로 공급된다.The separated flue gas is supplied to the heat recovery unit and / or the gas turbine side through a duct 300 located directly above the separator 210.

상기 분리기(210)에 의해 상기 배가스로부터 분리된 고체 입자들은 중력에 의해 아래로 떨어지면서 상기 구배부(210a)를 통과한 후 상기 리턴 시스템(230)으로 유입된다.The solid particles separated from the exhaust gas by the separator 210 fall down due to gravity and flow into the return system 230 after passing through the bulb 210a.

상기 리턴 시스템(230)은, 리턴 덕트(231), 상기 리턴 덕트(231)를 통해 상기 분리기(210)로부터 공급되는 상기 고체 입자들로부터 열을 회수하기 위한 열교환부(232), 및 상기 열교환부(232)에서 열을 빼앗긴(즉, 냉각된) 고체 입자들을 상기 연소로(100)로 복귀시키는 복귀부(233)를 포함한다.The return system 230 includes a return duct 231, a heat exchange unit 232 for recovering heat from the solid particles supplied from the separator 210 through the return duct 231, And a return unit 233 for returning solid particles that have been depleted of heat (i.e., cooled) to the combustion furnace 100 in the combustion chamber 232.

상기 열교환부(232)는, 상기 리턴 덕트(231)를 통해 상기 분리기(210)로부터 공급되는 상기 고체 입자들이 유입되는 챔버(232a), 상기 챔버(232a) 내에 위치하는 튜브(232b), 및 상기 챔버(232a)로 제1 유동화 가스를 공급하는 제1 가스 공급부(232c)를 포함한다. The heat exchanging unit 232 includes a chamber 232a through which the solid particles supplied from the separator 210 are introduced through the return duct 231, a tube 232b located in the chamber 232a, And a first gas supply part 232c for supplying the first fluidizing gas to the chamber 232a.

상기 튜브(232b)를 따라 열교환 매체(예를 들어, 물)가 흐르면서, 상기 챔버(232a) 내로 유입된 상기 고체 입자들과 상기 열교환 매체 사이에 열 교환이 이루어진다.As the heat exchange medium (e.g., water) flows along the tube 232b, heat exchange is performed between the solid particles introduced into the chamber 232a and the heat exchange medium.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 1에 예시된 바와 같이, 상기 제1 가스 공급부(232c)는 외부의 가스 공급원(미도시)으로부터 제1 유동화 가스를 공급받는 제1 가스실을 포함한다. 상기 제1 가스실의 상부에는 다수의 홀들이 형성된 플레이트가 위치하고, 상기 홀들에 대응하는 다수의 노즐들이 상기 플레이트 상에 장착되어 있다. 상기 제1 가스실로 공급된 제1 유동화 가스는 상기 노즐들을 통해 상기 챔버(232a) 내로 위로 분출되면서 상기 챔버(232a) 내로 유입된 고체 입자들을 유동화시키고, 그 결과, 상기 고체 입자들과 상기 열교환 매체 사이의 열 교환이 촉진된다.According to one embodiment of the present invention, as illustrated in FIG. 1, the first gas supply unit 232c includes a first gas chamber that receives a first fluidized gas from an external gas supply source (not shown). A plate having a plurality of holes is disposed on the first gas chamber, and a plurality of nozzles corresponding to the holes are mounted on the plate. The first fluidized gas supplied to the first gas chamber is injected upward through the nozzles into the chamber 232a to fluidize the solid particles introduced into the chamber 232a and consequently the solid particles and the heat exchange medium Heat exchange is promoted.

한편, 전술한 바와 같이, 상기 열교환부(232)에서 이루어지는 열 교환의 정도는, 상기 연소로(100)로부터 배출된 후 상기 분리기(210) 및 리턴 덕트(231)를 거쳐 상기 챔버(232a)로 유입되는 고체 입자들의 양에 의존한다. 따라서, 상기 챔버(232a)로 유입되는 고체 입자들의 양이 너무 적은 경우(즉, '낮은 부하' 조건의 경우), 충분한 양의 열을 상기 열교환부(232)를 통해 회수할 수 없다.As described above, the degree of heat exchange performed in the heat exchanging unit 232 is discharged to the chamber 232a through the separator 210 and the return duct 231 after being discharged from the combustion furnace 100 Depending on the amount of solid particles entering. Accordingly, when the amount of solid particles flowing into the chamber 232a is too small (i.e., in the case of a 'low load' condition), a sufficient amount of heat can not be recovered through the heat exchanging unit 232.

이러한 문제를 극복하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 순환 시스템(200)은 상기 열교환부(232)에 의해 상기 고체 입자들로부터 회수되는 열의 양을 조절하는 제어부(240)를 더 포함한다. In order to overcome this problem, the particle circulation system 200 according to an embodiment of the present invention further includes a control unit 240 for controlling the amount of heat recovered from the solid particles by the heat exchange unit 232 .

본 발명의 일 실시예에 의하면, 도 1에 예시된 바와 같이, 상기 제어부(240)는 상기 튜브(232b)로부터 배출되는 상기 열교환 매체(예를 들어, 증기)의 온도를 직접 또는 간접적으로 측정하는 온도계(241), 상기 제1 가스 공급부(232c)를 통해 상기 챔버(232a)로 공급되는 상기 제1 유동화 가스의 유량을 조정하기 위한 제1 밸브(243), 및 상기 온도계(241)에 의해 측정된 상기 열교환 매체의 온도에 따라 상기 제1 밸브(243)를 제어하는 프로세서(242)를 포함한다.According to one embodiment of the present invention, as illustrated in FIG. 1, the controller 240 directly or indirectly measures the temperature of the heat exchange medium (for example, steam) discharged from the tube 232b A first valve 243 for adjusting the flow rate of the first fluidizing gas supplied to the chamber 232a through the first gas supply unit 232c, And a processor (242) for controlling the first valve (243) according to the temperature of the heat exchange medium.

상기 온도계(241)에 의해 측정된 상기 열교환 매체의 온도가 기설정된 제1 값보다 낮은 경우, 상기 프로세서(242)는 상기 제1 유동화 가스의 유량이 커지도록 상기 제1 밸브(243)를 제어한다. 상기 제1 가스 공급부(232c)를 통해 공급되는 제1 유동화 가스의 속도 또는 유량이 증가할수록 상기 챔버(232a) 내에서 유동화되는 고체 입자의 양이 늘어나 상기 열교환부(232)의 열 교환 효율이 다소 증가할 수 있다.When the temperature of the heat exchange medium measured by the thermometer 241 is lower than a predetermined first value, the processor 242 controls the first valve 243 to increase the flow rate of the first fluidizing gas . As the velocity or flow rate of the first fluidizing gas supplied through the first gas supplying unit 232c increases, the amount of solid particles fluidized in the chamber 232a increases, so that the heat exchange efficiency of the heat exchanging unit 232 is somewhat .

즉, 본 발명의 제어부(240)는 상기 챔버(232a)로 유입되는 고체 입자들의 양이 너무 적어 원하는 만큼의 열이 회수되지 않을 경우 상기 열교환부(232)의 열 교환 효율을 높임으로써 상기 고체 입자들로부터 회수되는 열의 양을 증가시킨다. That is, the control unit 240 of the present invention increases the heat exchange efficiency of the heat exchange unit 232 when the amount of the solid particles flowing into the chamber 232a is too small to recover the desired amount of heat, Lt; / RTI >

따라서, 본 발명에 의하면, 보일러의 가동 중에 상기 열교환부로 유입되는 고체 입자들의 양의 빈번한 변화에 신속히 그리고 효과적으로 대응함으로써 상기 열교환부(232)에 의해 상기 고체 입자들로부터 회수되는 열의 양을 일정 수준 이상으로 유지할 수 있다.Therefore, according to the present invention, the amount of heat recovered from the solid particles by the heat exchanging unit 232 can be adjusted to a predetermined level or more by rapidly and effectively responding to frequent changes in the amount of solid particles introduced into the heat exchanging unit during operation of the boiler .

한편, 상기 챔버(232a)에서 열을 빼앗긴(즉, 냉각된) 고체 입자들은 상기 복귀부(233)를 통해 상기 연소로(100)로 복귀된다.On the other hand, the solid particles that have been deprived of heat (i.e., cooled) in the chamber 232a are returned to the combustion furnace 100 through the return portion 233.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 복귀부(233) 상기 챔버(232a)로부터 상기 연소로(100)로 이동하는 상기 고체 입자들을 위한 통로를 제공하는 복귀 파이프(233a), 및 상기 복귀 파이프(233a)를 통한 상기 고체 입자들의 복귀 흐름을 촉진하기 위한 제2 유동화 가스를 공급하는 제2 가스 공급부(233b)를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the return portion 233 includes a return pipe 233a for providing a passage for the solid particles moving from the chamber 232a to the combustion furnace 100, And a second gas supply part 233b for supplying a second fluidizing gas for promoting the return flow of the solid particles through the second gas supplying part 233a.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 1에 예시된 바와 같이, 상기 제2 가스 공급부(233b)는 외부의 가스 공급원(미도시)으로부터 제2 유동화 가스를 공급받는 제2 가스실을 포함한다. 상기 제2 가스실은 제1 가스 공급부(232c)의 제1 가스실과는 별도로 존재하는 독립된 공간이다. 상기 제2 가스실의 상부에는 다수의 홀들이 형성된 플레이트가 위치하고, 상기 홀들에 대응하는 다수의 노즐들이 상기 플레이트 상에 장착되어 있다. According to an embodiment of the present invention, as illustrated in FIG. 1, the second gas supply unit 233b includes a second gas chamber that receives a second fluidized gas from an external gas supply source (not shown). The second gas chamber is an independent space existing separately from the first gas chamber of the first gas supply unit 232c. A plate having a plurality of holes is disposed on the second gas chamber, and a plurality of nozzles corresponding to the holes are mounted on the plate.

상기 제2 가스실로 공급된 제2 유동화 가스는 상기 노즐들을 통해 분출되고, 열 교환에 의해 냉각된 상기 고체 입자들이 상기 복귀 파이프(233a)를 따라 상승하면서 상기 연소로(100)로 복귀하는 것을 촉진한다.The second fluidized gas supplied to the second gas chamber is ejected through the nozzles and promotes the solid particles cooled by heat exchange to return to the combustion furnace 100 while rising along the return pipe 233a do.

상기 제2 가스 공급부(233b)로부터 공급되는 제2 유동화 가스의 속도 또는 유량이 감소할수록 상기 고체 입자들의 연소로(100) 복귀가 지연되고, 그 결과, 상기 리턴 덕트(231)를 통해 상기 열교환부(232)로 유입된 고체 입자들이 상기 열교환부(232) 내에 머무르는 시간이 연장되어 상기 열교환부(232)의 열 교환 효율이 다소 상승할 수 있다. As the velocity or the flow rate of the second fluidizing gas supplied from the second gas supplying part 233b decreases, the return of the solid particles to the combustion furnace 100 is delayed. As a result, The time for the solid particles flowing into the heat exchanging part 232 to stay in the heat exchanging part 232 may be extended to increase the heat exchange efficiency of the heat exchanging part 232 somewhat.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제어부(240)는 상기 제2 가스 공급부(233b)를 통해 상기 복귀 파이프(233a)로 공급되는 상기 제2 유동화 가스의 유량을 조정하기 위한 제2 밸브(244)를 더 포함하고, 상기 프로세서(242)는 상기 온도계(241)에 의해 측정된 상기 열교환 매체의 온도에 따라 상기 제1 및 제2 밸브들(243, 244)를 각각 독립적으로 제어한다.Therefore, according to an embodiment of the present invention, the controller 240 controls the flow rate of the second fluidizing gas supplied to the return pipe 233a through the second gas supplying unit 233b, (244), and the processor (242) independently controls the first and second valves (243, 244) according to the temperature of the heat exchange medium measured by the thermometer (241).

예를 들어, 상기 온도계(241)에 의해 측정된 상기 열교환 매체의 온도가 기설정된 제1 값보다 낮은 경우, 상기 프로세서(242)는 상기 제1 유동화 가스의 유량이 커지도록 상기 제1 밸브(243)를 제어함과 동시에 상기 제2 유동화 가스의 유량이 작아지도록 상기 제2 밸브(244)를 제어할 수 있다.For example, when the temperature of the heat exchange medium measured by the thermometer 241 is lower than a predetermined first value, the processor 242 may control the flow rate of the first fluidizing gas to be higher than the first valve 243 And controls the second valve 244 so that the flow rate of the second fluidizing gas is reduced.

즉, 본 발명의 제어부(240)는 상기 챔버(232a)로 유입되는 고체 입자들의 양이 너무 적어 원하는 만큼의 열이 회수되지 않을 경우 상기 열교환부(232)의 열 교환 효율을 높임으로써 상기 고체 입자들로부터 회수되는 열의 양을 증가시킨다. That is, the control unit 240 of the present invention increases the heat exchange efficiency of the heat exchange unit 232 when the amount of the solid particles flowing into the chamber 232a is too small to recover the desired amount of heat, Lt; / RTI >

따라서, 본 발명에 의하면, 보일러의 가동 중에 상기 열교환부로 유입되는 고체 입자들의 양의 빈번한 변화에 신속히 그리고 효과적으로 대응함으로써 상기 열교환부(232)에 의해 상기 고체 입자들로부터 회수되는 열의 양을 일정 수준 이상으로 유지할 수 있다.Therefore, according to the present invention, the amount of heat recovered from the solid particles by the heat exchanging unit 232 can be adjusted to a predetermined level or more by quickly and effectively responding to frequent changes in the amount of solid particles introduced into the heat exchanging unit during operation of the boiler .

한편, 전술한 바와 같이, 열교환부(232)로 유입되는 고체 입자들의 양이 상기 열교환부(232)의 열 교환 능력을 초과할 정도로 너무 많은 경우(즉, '높은 부하' 조건의 경우)에는, 열 교환에 실제로 기여하지 않는 고체 입자들이 존재하게 되는 문제점이 발생한다. 또는, 어떤 응용에 따라서는 열교환부(232)에 의해 상기 고체 입자들로부터 회수되는 열의 양이 일정 수준을 초과하지 말아야 할 경우가 있을 수 있다.Meanwhile, as described above, when the amount of the solid particles flowing into the heat exchanging unit 232 is too large such that the heat exchange capacity of the heat exchanging unit 232 is exceeded (i.e., in the case of the 'high load' condition) There arises a problem that solid particles which do not actually contribute to heat exchange are present. Alternatively, depending on an application, the amount of heat recovered from the solid particles by the heat exchanging unit 232 may not exceed a certain level.

따라서, 상기 온도계(241)에 의해 측정된 상기 열교환 매체의 온도가 기설정된 제2 값보다 높은 경우, 상기 프로세서(242)는 상기 제1 유동화 가스의 유량이 작아지도록 상기 제1 밸브(243)를 제어하고 상기 제2 유동화 가스의 유량이 커지도록 상기 제2 밸브(244)를 제어할 수 있다.Accordingly, when the temperature of the heat exchange medium measured by the thermometer 241 is higher than a predetermined second value, the processor 242 controls the first valve 243 to decrease the flow rate of the first fluidizing gas And controls the second valve 244 so that the flow rate of the second fluidizing gas is increased.

상기 제1 가스 공급부(232c)를 통해 공급되는 제1 유동화 가스의 속도 또는 유량이 감소할수록 상기 챔버(232a) 내에서 유동화되는 고체 입자의 양이 줄어들어 상기 열교환부(232)의 열 교환 효율이 다소 낮추어질 수 있다.As the velocity or flow rate of the first fluidizing gas supplied through the first gas supplying part 232c decreases, the amount of solid particles fluidized in the chamber 232a decreases, so that the heat exchange efficiency of the heat exchanging part 232 is somewhat Can be lowered.

또한, 상기 제2 가스 공급부(233b)를 통해 공급되는 제2 유동화 가스의 속도 또는 유량이 증가할수록 상기 고체 입자들의 연소로(100) 복귀가 촉진되고, 그 결과, 상기 리턴 덕트(231)를 통해 상기 열교환부(232)로 유입된 고체 입자들이 상기 챔버(232a) 내에 머무르는 시간이 단축되어 상기 열교환부(232)의 열 교환 효율이 다소 낮추어질 수 있다.Also, as the velocity or flow rate of the second fluidizing gas supplied through the second gas supply part 233b increases, the return of the solid particles to the combustion furnace 100 is promoted. As a result, The time for the solid particles flowing into the heat exchanging unit 232 to stay in the chamber 232a is shortened and the heat exchange efficiency of the heat exchanging unit 232 can be lowered somewhat.

이상에서 살펴본 본 발명의 순환 유동층 보일러는, 배가스로부터 분리된 후 열교환부(232)로 유입되는 고체 입자들의 양의 변화에 대응하여 상기 고체 입자들로부터 회수되는 열의 양을 자동으로 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 열교환부(232)의 열 교환 효율이 신속히 조절될 수 있기 때문에 다양한 응용들에 활용될 수 있다.The circulating fluidized bed boiler of the present invention as described above can automatically adjust the amount of heat recovered from the solid particles corresponding to a change in the amount of solid particles flowing into the heat exchanging unit 232 after being separated from the exhaust gas , The heat exchange efficiency of the heat exchanging unit 232 can be quickly controlled and thus can be utilized in various applications.

100: 연소로 200: 입자 순환 시스템
210: 분리기 220: 덕트
230: 리턴 시스템 300: 덕트100: combustion furnace 200: particle circulation system
210: separator 220: duct
230: return system 300: duct

Claims (5)

유동화된 연료가 연소되는 연소로;
상기 유동화된 연료의 연소로 인해 발생되는 배가스 및 고체 입자들을 상기 연소로로부터 받아 상기 고체 입자들을 상기 배가스로부터 분리하는 분리기; 및
상기 분리기에 의해 상기 배가스로부터 분리된 상기 고체 입자들을 상기 연소로로 복귀시키는 리턴 시스템을 포함하는 순환 유동층 보일러에 있어서,
상기 리턴 시스템은,
상기 분리기로부터 공급되는 상기 고체 입자들로부터 열을 회수하기 위한 열교환부; 및
상기 열교환부에서 열을 빼앗긴 상기 고체 입자들을 상기 연소로로 복귀시키는 복귀부를 포함하고,
상기 순환 유동층 보일러는 상기 열교환부에 의해 상기 고체 입자들로부터 회수되는 열의 양을 조절하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 순환 유동층 보일러.A combustion furnace in which fluidized fuel is burned;
A separator for separating the solid particles from the flue gas from flue gas and solid particles generated by the combustion of the fluidized fuel; And
And a return system for returning the solid particles separated from the flue gas to the furnace by the separator, the circulating fluidized-
The return system comprises:
A heat exchanger for recovering heat from the solid particles supplied from the separator; And
And a returning portion for returning the solid particles, which have lost heat in the heat exchanging portion, to the combustion furnace,
Wherein the circulating fluidized bed boiler further comprises a controller for regulating the amount of heat recovered from the solid particles by the heat exchanger. 제1항에 있어서,
상기 열교환부는,
상기 분리기로부터 공급되는 상기 고체 입자들이 유입되는 챔버;
상기 챔버 내에 위치하며, 열교환 매체가 흐르는 튜브; 및
상기 챔버로 제1 유동화 가스를 공급하는 제1 가스 공급부를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 튜브로부터 배출되는 상기 열교환 매체의 온도를 측정하는 온도계;
상기 제1 가스 공급부를 통해 상기 챔버로 공급되는 상기 제1 유동화 가스의 유량을 조정하기 위한 제1 밸브; 및
상기 온도계에 의해 측정된 상기 열교환 매체의 온도에 따라 상기 제1 밸브를 제어하는 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 순환 유동층 보일러.The method according to claim 1,
The heat-
A chamber into which the solid particles supplied from the separator are introduced;
A tube disposed in the chamber and through which the heat exchange medium flows; And
And a first gas supply unit for supplying the first fluidized gas to the chamber,
Wherein,
A thermometer for measuring the temperature of the heat exchange medium discharged from the tube;
A first valve for adjusting a flow rate of the first fluidizing gas supplied to the chamber through the first gas supplying unit; And
And a processor for controlling the first valve according to the temperature of the heat exchange medium measured by the thermometer. 제2항에 있어서,
상기 복귀부는,
상기 챔버로부터 상기 연소로로 이동하는 상기 고체 입자들을 위한 통로를 제공하는 복귀 파이프; 및
상기 복귀 파이프를 통한 상기 고체 입자들의 복귀 흐름을 촉진하기 위한 제2 유동화 가스를 공급하는 제2 가스 공급부를 포함하고,
상기 제어부는 상기 제2 가스 공급부를 통해 상기 복귀 파이프로 공급되는 상기 제2 유동화 가스의 유량을 조정하기 위한 제2 밸브를 더 포함하며,
상기 프로세서는 상기 온도계에 의해 측정된 상기 열교환 매체의 온도에 따라 상기 제1 및 제2 밸브들을 각각 독립적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 순환 유동층 보일러.3. The method of claim 2,
The return unit may include:
A return pipe providing a passage for the solid particles moving from the chamber to the furnace; And
And a second gas supply unit for supplying a second fluidizing gas for promoting the return flow of the solid particles through the return pipe,
Wherein the control unit further includes a second valve for adjusting a flow rate of the second fluidizing gas supplied to the return pipe through the second gas supply unit,
Wherein the processor independently controls the first and second valves in accordance with the temperature of the heat exchange medium measured by the thermometer. 제3항에 있어서,
상기 온도계에 의해 측정된 상기 열교환 매체의 온도가 기설정된 제1 값보다 낮은 경우, 상기 프로세서는 상기 제1 유동화 가스의 유량이 커지도록 상기 제1 밸브를 제어하고 상기 제2 유동화 가스의 유량이 작아지도록 상기 제2 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 순환 유동층 보일러.The method of claim 3,
When the temperature of the heat exchange medium measured by the thermometer is lower than a predetermined first value, the processor controls the first valve so that the flow rate of the first fluidizing gas is increased, and the flow rate of the second fluidizing gas is small And the second valve is controlled so that the second valve is closed. 제4항에 있어서,
상기 온도계에 의해 측정된 상기 열교환 매체의 온도가 기설정된 제2 값보다 높은 경우, 상기 프로세서는 상기 제1 유동화 가스의 유량이 작아지도록 상기 제1 밸브를 제어하고 상기 제2 유동화 가스의 유량이 커지도록 상기 제2 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 순환 유동층 보일러.5. The method of claim 4,
When the temperature of the heat exchange medium measured by the thermometer is higher than a predetermined second value, the processor controls the first valve so that the flow rate of the first fluidizing gas is decreased, and the flow rate of the second fluidizing gas becomes larger And the second valve is controlled to control the second valve.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20190056922A (en) * 2017-11-17 2019-05-27 한국전력공사 Circulating fluid bed boiler

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