KR20140105061A - Circulating Fluidized Bed Boiler - Google Patents

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KR20140105061A
KR20140105061A KR1020130018462A KR20130018462A KR20140105061A KR 20140105061 A KR20140105061 A KR 20140105061A KR 1020130018462 A KR1020130018462 A KR 1020130018462A KR 20130018462 A KR20130018462 A KR 20130018462A KR 20140105061 A KR20140105061 A KR 20140105061A
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김용규
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현대중공업 주식회사
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Abstract

Disclosed is a circulating fluidized bed combustion boiler capable of controlling the amount of heat recovered from solid particles separated from exhaust gas by a separator. The circulating fluidized bed combustion boiler includes: a combustion furnace where fluidized fuel is combusted; the separator receiving the exhaust gas generated by the combustion of the fluidized fuel and the solid particles from the combustion furnace and then separating the solid particles from the exhaust gas; and a return system returning the solid particles separated from the exhaust gas by the separator to the combustion furnace. The return system includes a heat exchange unit for recovering the heat from the solid particles supplied from the separator, and a return unit returning the solid particles cooled by the heat exchange unit to the combustion furnace. The circulating fluidized bed combustion boiler of the present invention additionally includes a control unit controlling the amount of the heat recovered from the solid particles by the heat exchange unit.

Description

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

본 발명은 순환 유동층 보일러에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 열교환부로부터 단위 시간당 회수되는 열의 양을 일정 범위 이내가 되도록 신속히 그리고 자동으로 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 quickly and automatically regulating the amount of heat recovered per unit time from a heat exchanger to within a certain range.

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 1'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. US Pat. No. 4,716,856 (hereinafter referred to as "Prior Art 1") 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.

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, 분리기에 의해 배가스로부터 분리된 후 열교환부로 유입되는 고체 입자들의 양이 부족한 지의 여부를 실시간으로 체크하고, 부족하다면 그 부족한 정도에 비례하는 양의 고체 입자들이 연소로로부터 상기 열교환부로 직접 공급되도록 함으로써, 상기 열교환부로부터 단위 시간당 회수되는 열의 양을 일정 범위 이내가 되도록 신속히 그리고 자동으로 조절할 수 있는 순환 유동층 보일러를 제공하는 것이다.One aspect of the present invention is to check in real time whether or not the amount of the solid particles introduced into the heat exchange unit after being separated from the exhaust gas by the separator is insufficient and if the amount of solid particles proportional to the insufficient amount is insufficient, The present invention provides a circulating fluidized bed boiler which can quickly and automatically adjust the amount of heat recovered per unit time from the heat exchange unit to within a certain range by directly supplying the heat to the heat exchange unit.

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, 연료가 유동화 및 연소되는 연소로; 상기 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, 리턴 덕트; 상기 리턴 덕트를 통해 상기 분리기로부터 공급되는 상기 고체 입자들과 열교환 매체 사이에 열교환이 이루어지는 열교환부; 상기 열교환에 의해 냉각된 상기 고체 입자들을 상기 연소로로 복귀시키는 복귀부; 및 상기 리턴 덕트로부터 분기되어 상기 연소로의 하부에 연결되는 바이패스 파이프를 포함하고, 상기 순환 유동층 보일러는 상기 열교환의 양에 따라 상기 바이패스 파이프를 통해 상기 연소로로부터 상기 리턴 덕트로 유입되는 고체 입자들의 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 fuel is fluidized and combusted; A separator for separating the solid particles from the flue gas from flue gas and solid particles generated by the combustion of the fuel; And a return system for returning the solid particles separated from the exhaust gas by the separator to the furnace, wherein the return system comprises: a return duct; A heat exchanger for exchanging heat between the solid particles supplied from the separator and the heat exchange medium through the return duct; A returning unit for returning the solid particles cooled by the heat exchange to the combustion furnace; And a bypass pipe branched from the return duct and connected to a lower portion of the furnace, wherein the circulating fluidized-bed boiler is connected to the return duct through the bypass pipe in accordance with the amount of the heat exchange, And a control unit for controlling the amount of particles in the circulating fluidized bed boiler.

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 발명 순환 유동층 보일러는, 분리기에 의해 배가스로부터 분리된 후 열교환부로 유입되는 고체 입자들의 양이 부족한 지의 여부를 실시간으로 체크하고, 부족하다면 그 부족한 정도에 비례하는 양의 고체 입자들이 연소로로부터 상기 열교환부로 직접 공급되도록 함으로써, 상기 열교환부로부터 단위 시간당 회수되는 열의 양을 일정 범위 이내가 되도록 신속히 그리고 자동으로 조절할 수 있다.The circulating fluidized bed boiler of the present invention checks in real time whether or not the amount of the solid particles flowing into the heat exchanging unit after being separated from the exhaust gas by the separator is insufficient and if the quantity of solid particles proportional to the insufficient amount is insufficient, The amount of heat recovered per unit time from the heat exchanging unit can be quickly and automatically adjusted to be within a certain range by directly supplying the heat to the heat exchanging unit.

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(110a)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(110a) 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 110a. 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 110a 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 입자들과 열교환 매체 사이에 열교환이 이루어지는 열교환부(232), 상기 열교환에 의해 열을 빼앗긴(즉, 냉각된) 고체 입자들을 상기 연소로(100)로 복귀시키는 복귀부(233), 상기 리턴 덕트(231)로부터 분기되어 상기 연소로(100)의 하부에 연결되는 바이패스 파이프(234), 및 상기 바이패스 파이프(234)를 통해 상기 연소로(100) 내의 고체 입자들이 상기 리턴 덕트(231)로 흘러들어가는 것을 촉진하기 위한 가스를 상기 바이패스 파이프(234)로 공급하는 제1 가스 공급부(235)를 포함한다.The return system 230 includes a return duct 231, a heat exchange unit 232 for exchanging heat between the solid particles supplied from the separator 210 and the heat exchange medium through the return duct 231, A return portion 233 branched from the return duct 231 and connected to the lower portion of the combustion furnace 100 to return solid particles that have been heated (cooled) to the combustion furnace 100, A gas for promoting the flow of solid particles in the combustion furnace 100 into the return duct 231 is supplied to the bypass pipe 234 through the bypass pipe 234 and the bypass pipe 234, And a first gas supply unit 235 for supplying the first gas.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 1에 예시된 바와 같이, 상기 제1 가스 공급부(235)는 외부의 가스 공급원(미도시)으로부터 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 가스는 상기 노즐들을 통해 상기 바이패스 파이프(234) 내로 상승 분출되면서 상기 연소로(100)의 하부로부터 상기 리턴 덕트(231)로의 고체 입자 흐름을 촉진시킨다.According to one embodiment of the present invention, as illustrated in FIG. 1, the first gas supply unit 235 includes a first gas chamber that receives 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 gas supplied to the first gas chamber rises upward into the bypass pipe 234 through the nozzles to promote the flow of solid particles from the lower portion of the furnace 100 to the return duct 231.

상기 분리기(210)에 의해 배가스로부터 분리된 후 리턴 덕트(231)를 통해 열교환부(232)로 유입되는 고체 입자들의 양이 상기 열교환부(232)의 처리 능력을 초과하고 상기 제1 가스 공급부(235)가 상기 바이패스 파이프(234)로 가스를 공급하지 않을 경우, 상기 열교환부(232)의 처리 능력을 초과하는 양만큼의 상기 고체 입자들이 상기 열교환부(232)를 거치지 않고 상기 바이패스 파이프(234)를 통해 상기 리턴 덕트(231)로부터 상기 연소로(100)의 하부로 바로 흘러들어갈 것이다. 즉, 상기 바이패스 파이프(234)는 배가스로부터 분리된 고체 입자들의 상기 연소로(100)로의 복귀를 위한 보조 통로로서의 기능을 수행할 수도 있다.The amount of solid particles flowing into the heat exchanging unit 232 through the return duct 231 after being separated from the exhaust gas by the separator 210 exceeds the treatment capacity of the heat exchanging unit 232, 235 do not supply the gas to the bypass pipe 234, the solid particles in an amount exceeding the processing capacity of the heat exchanging unit 232 flows through the bypass pipe 234 without passing through the heat exchanging unit 232, And then flows directly from the return duct 231 to the lower portion of the combustion furnace 100 through the burner 234. That is, the bypass pipe 234 may serve as an auxiliary passage for returning the solid particles separated from the exhaust gas to the combustion furnace 100.

상기 열교환부(232)는, 상기 리턴 덕트(231)를 통해 상기 고체 입자들이 유입되는 챔버(232a), 상기 챔버(232a) 내에 위치하는 튜브(232b), 및 상기 챔버(232a)로 유동화 가스를 공급하는 제2 가스 공급부(232c)를 포함한다. The heat exchanging unit 232 may include a chamber 232a through which the solid particles are introduced through the return duct 231, a tube 232b located within the chamber 232a, and a fluidizing gas And a second gas supply unit 232c.

상기 튜브(232b)를 따라 열교환 매체(예를 들어, 물)가 흐르면서, 상기 챔버(232a) 내로 유입된 상기 고체 입자들과 상기 열교환 매체 사이에 열교환이 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.

상기 제2 가스 공급부(232c)는, 도 1에 예시된 바와 같이, 외부의 가스 공급원(미도시)으로부터 유동화 가스를 공급받는 제2 가스실을 포함한다. 상기 제2 가스실의 상부에는 다수의 홀들이 형성된 플레이트가 위치하고, 상기 홀들에 대응하는 다수의 노즐들이 상기 플레이트 상에 장착되어 있다. 상기 제2 가스실로 공급된 유동화 가스는 상기 노즐들을 통해 상기 챔버(232a) 내로 상승 분출되면서 상기 챔버(232a) 내로 유입된 고체 입자들을 유동화시키고, 그 결과, 상기 고체 입자들과 상기 열교환 매체 사이의 열 교환이 촉진된다.The second gas supply unit 232c includes a second gas chamber that receives fluidized gas from an external gas supply source (not shown) as illustrated in FIG. 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. The fluidized gas supplied to the second gas chamber is upwardly injected into the chamber 232a through the nozzles to fluidize the solid particles introduced into the chamber 232a. As a result, the fluidized gas supplied to the second gas chamber flows between 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 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.On the other hand, as described above, the degree of heat exchange in the heat exchanging part 232 depends on the amount of solid particles flowing into the chamber 232a. 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 단위 시간당 회수되는 열의 양을 조절할 수 있는 제어부(240)를 더 포함한다. In order to overcome such a problem, the particle circulating system 200 according to an embodiment of the present invention further includes a control unit 240 that can adjust the amount of heat recovered by the heat exchanging unit 232 per unit time.

본 발명의 제어부(240)는 상기 열교환부(232)에서 발생하는 열교환의 양에 따라 상기 바이패스 파이프(234)를 통해 상기 연소로(100)로부터 상기 리턴 덕트(231)로 유입되는 고체 입자들의 양을 조절한다. The controller 240 of the present invention controls the amount of heat exchange generated by the heat exchanger 232 and the temperature of the solid particles 231 flowing into the return duct 231 from the combustion furnace 100 through the bypass pipe 234, Adjust the amount.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제어부(240)는 상기 열교환부(232)에서 발생하는 열교환의 양에 기초하여 상기 제1 가스 공급부(235)로부터 상기 바이패스 파이프(234)로 공급되는 가스의 양을 조절함으로써, 상기 바이패스 파이프(234)를 통해 상기 연소로(100)로부터 상기 리턴 덕트(231)로 유입되는 고체 입자들의 양을 조절한다. According to an embodiment of the present invention, the control unit 240 controls the amount of gas supplied from the first gas supply unit 235 to the bypass pipe 234 based on the amount of heat exchange generated in the heat exchange unit 232, The amount of the solid particles flowing into the return duct 231 from the combustion furnace 100 through the bypass pipe 234 is regulated.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(240)는, 도 1에 예시된 바와 같이, 상기 튜브(232b)로부터 배출되는 상기 열교환 매체(예를 들어, 증기)의 온도를 직접 또는 간접적으로 측정하는 온도계(241), 상기 제1 가스 공급부(235)를 통해 상기 바이패스 파이프(234)로 공급되는 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.In detail, the control unit 240 according to an embodiment of the present invention controls the temperature of the heat exchange medium (for example, steam) discharged from the tube 232b directly or indirectly A first valve 243 for adjusting the flow rate of the gas supplied to the bypass pipe 234 through the first gas supply unit 235 and a second valve 243 for measuring the flow rate of the gas supplied to the bypass pipe 234 by the thermometer 241 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 바이패스 파이프(234)로 공급되는 상기 가스의 유량이 커지도록 상기 제1 밸브(243)를 제어한다. 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 flow rate of the gas supplied to the bypass pipe 234 Thereby controlling the valve 243.

즉, 본 발명의 제어부(240)는 상기 챔버(232a)로 유입되는 고체 입자들의 양이 부족한 지의 여부를 실시간으로 체크하고, 부족하다면 그 부족한 정도에 비례하는 양의 고체 입자들이 상기 연소로(100)로부터 상기 챔버(232a)로 추가적으로 공급되도록 함으로써, 상기 열교환부(232)로부터 단위 시간당 회수되는 열의 양을 일정 범위 이내가 되도록 신속히 그리고 자동으로 조절할 수 있다.That is, the control unit 240 of the present invention checks in real time whether or not the amount of the solid particles flowing into the chamber 232a is insufficient. If the amount of the solid particles is insufficient, To the chamber 232a, the amount of heat recovered per unit time from the heat exchanging unit 232 can be quickly and automatically adjusted to be within a certain range.

선택적으로, 본 발명의 제어부(240)는 상기 제2 가스 공급부(232c)를 통해 상기 챔버(232a)로 공급되는 유동화 가스의 유량을 조정하기 위한 제2 밸브(244)를 더 포함할 수 있다. 상기 온도계(241)에 의해 측정된 상기 열교환 매체의 온도가 기설정된 제1 값보다 낮은 경우, 상기 프로세서(242)는 상기 바이패스 파이프(234)로 공급되는 가스의 유량이 커지도록 상기 제1 밸브(243)를 제어함과 동시에 상기 챔버(232a)로 공급되는 유동화 가스의 유량이 커지도록 상기 제2 밸브(244)를 제어할 수 있다. Alternatively, the control unit 240 of the present invention may further include a second valve 244 for adjusting the flow rate of the fluidizing gas supplied to the chamber 232a through the second gas supply unit 232c. 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 flow rate of the gas supplied to the bypass pipe 234, The second valve 244 may be controlled so as to control the flow rate of the fluidizing gas supplied to the chamber 232a.

상기 제2 가스 공급부(232c)를 통해 공급되는 유동화 가스의 속도 또는 유량이 증가할수록 상기 챔버(232a) 내에서 유동화되는 고체 입자의 양이 늘어나 상기 열교환부(232)의 열 교환 효율이 증가할 수 있다.As the velocity or the flow rate of the fluidizing gas supplied through the second gas supply unit 232c increases, the amount of solid particles fluidized in the chamber 232a increases and the heat exchange efficiency of the heat exchange unit 232 increases have.

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)는 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 유동화 가스를 공급하는 제3 가스 공급부(233b)를 포함한다.According to one 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 third gas supply part 233b for supplying a fluidizing gas for promoting the return flow of the solid particles through the second gas supply part 233a.

본 발명의 일 실시예에 따는 제3 가스 공급부(233b)는, 도 1에 예시된 바와 같이, 외부의 가스 공급원(미도시)으로부터 유동화 가스를 공급받는 제3 가스실을 포함한다. 상기 제3 가스실은 상기 제2 가스 공급부(232c)의 제2 가스실과는 별도로 존재하는 독립된 공간이다. 상기 제3 가스실의 상부에는 다수의 홀들이 형성된 플레이트가 위치하고, 상기 홀들에 대응하는 다수의 노즐들이 상기 플레이트 상에 장착되어 있다. The third gas supply part 233b according to one embodiment of the present invention includes a third gas chamber supplied with fluidizing gas from an external gas supply source (not shown) as illustrated in Fig. The third gas chamber is an independent space existing separately from the second gas chamber of the second gas supply unit 232c. A plate having a plurality of holes is disposed on the third gas chamber, and a plurality of nozzles corresponding to the holes are mounted on the plate.

열교환에 의해 냉각된 상기 고체 입자들이 상기 복귀 파이프(233a)를 따라 상승하면서 상기 연소로(100)로 복귀할 때, 상기 노즐을 통해 분출되는 유동화 가스에 의해 상기 고체 입자들의 상기 연소로(100)로의 복귀가 촉진된다.(100) of the solid particles by the fluidizing gas ejected through the nozzle when the solid particles cooled by the heat exchange rise along the return pipe (233a) and return to the combustion furnace (100) Thereby facilitating the return to the furnace.

반대로, 상기 제3 가스 공급부(233b)로부터 공급되는 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 상승할 수 있다. On the contrary, as the velocity or the flow rate of the fluidizing gas supplied from the third gas supply unit 233b decreases, the return of the solid particles to the combustion furnace 100 is delayed. As a result, The time for which the solid particles flowing into the heat exchanging part 232 stay in the heat exchanging part 232 is extended, and the heat exchange efficiency of the heat exchanging part 232 can be increased.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(240)는 상기 제3 가스 공급부(233b)를 통해 상기 복귀 파이프(233a)로 공급되는 상기 유동화 가스의 유량을 조정하기 위한 제3 밸브(245)를 더 포함하고, 상기 프로세서(242)는 상기 온도계(241)에 의해 측정된 상기 열교환 매체의 온도에 따라 상기 제1 내지 제3 밸브들(243, 244, 245)를 각각 독립적으로 제어한다.Accordingly, the controller 240 according to an embodiment of the present invention may include a third valve 245 for adjusting the flow rate of the fluidizing gas supplied to the return pipe 233a through the third gas supplying unit 233b And the processor 242 independently controls the first to third valves 243, 244, and 245 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 바이패스 파이프(234)로 공급되는 가스 및 상기 챔버(232a)로 공급되는 유동화 가스의 유량이 모두 커지도록 상기 제1 및 제2 밸브들(243, 244)을 각각 제어함과 동시에 상기 상기 복귀 파이프(233a)로 공급되는 유동화 가스의 유량이 작아지도록 상기 제3 밸브(245)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 controls the gas supplied to the bypass pipe 234 and the gas supplied to the chamber 232a The control unit controls the first and second valves 243 and 244 so as to increase the flow rate of the fluidizing gas supplied to the return pipe 233a and decreases the flow rate of the fluidizing gas supplied to the return pipe 233a, 3 < / RTI >

이상에서 살펴본 본 발명의 순환 유동층 보일러는, 분리기에 의해 배가스로부터 분리된 후 열교환부로 유입되는 고체 입자들의 양이 부족한 지의 여부를 실시간으로 체크하고, 부족하다면 그 부족한 정도에 비례하는 양의 고체 입자들이 연소로로부터 상기 열교환부로 직접 공급되도록 함으로써, 상기 열교환부로부터 단위 시간당 회수되는 열의 양을 일정 범위 이내가 되도록 신속히 그리고 자동으로 조절할 수 있다.In the circulating fluidized bed boiler of the present invention as described above, it is checked in real time whether or not the amount of the solid particles introduced into the heat exchange unit after being separated from the flue gas by the separator is insufficient. If the amount is insufficient, The amount of heat recovered per unit time from the heat exchanging unit can be quickly and automatically adjusted to be within a certain range by directly supplying the heat from the combustion furnace to the heat exchanging unit.

또한, 본 발명의 순환 유동층 보일러는, 분리기에 의해 배가스로부터 분리된 후 열교환부로 유입되는 고체 입자들의 양이 부족한 지의 여부를 실시간으로 체크하고, 부족하다면 그 부족한 정도에 비례하여 각각의 고체 입자로부터 회수되는 열의 양을 극대화함으로써 열교환부의 열 교환 효율을 일정 범위로 유지할 수 있다.In addition, the circulating fluidized bed boiler of the present invention checks in real time whether or not the amount of solid particles flowing into the heat exchanging unit after being separated from the exhaust gas by the separator is insufficient, and if it is insufficient, The heat exchange efficiency of the heat exchanger can be maintained within a certain range.

100: 연소로 200: 입자 순환 시스템
210: 분리기 220: 덕트
230: 리턴 시스템 240: 제어부
300: 덕트100: combustion furnace 200: particle circulation system
210: separator 220: duct
230: return system 240: control unit
300: Duct

Claims (6)

연료가 유동화 및 연소되는 연소로;
상기 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,
리턴 덕트;
상기 리턴 덕트를 통해 상기 분리기로부터 공급되는 상기 고체 입자들과 열교환 매체 사이에 열교환이 이루어지는 열교환부;
상기 열교환에 의해 냉각된 상기 고체 입자들을 상기 연소로로 복귀시키는 복귀부; 및
상기 리턴 덕트로부터 분기되어 상기 연소로의 하부에 연결되는 바이패스 파이프를 포함하고,
상기 순환 유동층 보일러는 상기 열교환의 양에 따라 상기 바이패스 파이프를 통해 상기 연소로로부터 상기 리턴 덕트로 유입되는 고체 입자들의 양을 조절하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 순환 유동층 보일러.A combustion furnace in which fuel is fluidized and combusted;
A separator for separating the solid particles from the flue gas from flue gas and solid particles generated by the combustion of the 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:
Return duct;
A heat exchanger for exchanging heat between the solid particles supplied from the separator and the heat exchange medium through the return duct;
A returning unit for returning the solid particles cooled by the heat exchange to the combustion furnace; And
And a bypass pipe branched from the return duct and connected to a lower portion of the furnace,
Wherein the circulating fluidized bed boiler further comprises a control unit for controlling an amount of solid particles flowing from the combustion furnace to the return duct through the bypass pipe according to the amount of the heat exchange. 제1항에 있어서,
상기 리턴 시스템은 상기 바이패스 파이프를 통해 상기 연소로 내의 고체 입자들이 상기 리턴 덕트로 흘러들어가는 것을 촉진하기 위한 가스를 상기 바이패스 파이프로 공급하는 제1 가스 공급부를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 열교환의 양에 기초하여 상기 제1 가스 공급부로부터 상기 바이패스 파이프로 공급되는 상기 가스의 양을 조절하는 것을 특징으로 하는 순환 유동층 보일러.The method according to claim 1,
Wherein the return system further comprises a first gas supply unit for supplying gas to the bypass pipe through the bypass pipe to facilitate the flow of solid particles in the combustion duct into the return duct,
Wherein the control unit controls the amount of the gas supplied from the first gas supply unit to the bypass pipe based on the amount of the heat exchange. 제2항에 있어서,
상기 열교환부는,
상기 리턴 덕트를 통해 상기 고체 입자들이 유입되는 챔버; 및
상기 챔버 내에 위치하며, 열교환 매체가 흐르는 튜브를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 튜브로부터 배출되는 상기 열교환 매체의 온도를 측정하는 온도계;
상기 제1 가스 공급부를 통해 상기 바이패스 파이프로 공급되는 상기 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.3. The method of claim 2,
The heat-
A chamber through which the solid particles are introduced through the return duct; And
A tube positioned within the chamber and through which the heat exchange medium flows,
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 gas supplied to the bypass pipe through the first gas supply unit; And
And a processor for controlling the first valve according to 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 가스의 유량이 커지도록 상기 제1 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 순환 유동층 보일러.The method of claim 3,
Wherein 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 to increase the flow rate of the gas. 제3항에 있어서,
상기 열교환부는 상기 챔버로 유동화 가스를 공급하는 제2 가스 공급부를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 제2 가스 공급부를 통해 상기 챔버로 공급되는 상기 유동화 가스의 유량을 조정하기 위한 제2 밸브를 더 포함하며,
상기 온도계에 의해 측정된 상기 열교환 매체의 온도가 기설정된 제1 값보다 낮은 경우, 상기 프로세서는 상기 가스의 유량이 커지도록 상기 제1 밸브를 제어함과 동시에 상기 유동화 가스의 유량이 커지도록 상기 제2 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 순환 유동층 보일러. The method of claim 3,
Wherein the heat exchanging part further comprises a second gas supplying part for supplying the fluidizing gas to the chamber,
Wherein the control unit further includes a second valve for adjusting a flow rate of the fluidizing gas supplied to the chamber through the second gas supply unit,
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 gas becomes larger, and at the same time, 2 < / RTI > valve. 제5항에 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 유동화 가스를 공급하는 제3 가스 공급부를 포함하고,
상기 제어부는 상기 제3 가스 공급부를 통해 상기 복귀 파이프로 공급되는 유동화 가스의 유량을 조정하기 위한 제3 밸브를 더 포함하며,
상기 온도계에 의해 측정된 상기 열교환 매체의 온도가 기설정된 제1 값보다 낮은 경우, 상기 프로세서는 상기 바이패스 파이프로 공급되는 가스 및 상기 챔버로 공급되는 유동화 가스의 유량이 모두 커지도록 상기 제1 및 제2 밸브들을 각각 제어함과 동시에 상기 복귀 파이프로 공급되는 유동화 가스의 유량이 작아지도록 상기 제3 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 순환 유동층 보일러. 6. The method of claim 5,
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 third gas supply unit for supplying a fluidizing gas for promoting the return flow of the solid particles through the return pipe,
The control unit further includes a third valve for adjusting a flow rate of the fluidizing gas supplied to the return pipe through the third gas supply unit,
Wherein when the temperature of the heat exchange medium measured by the thermometer is lower than a predetermined first value, the processor controls the flow rate of the gas supplied to the bypass pipe and the fluidizing gas supplied to the chamber to be larger, And the third valve is controlled so that the flow rate of the fluidizing gas supplied to the return pipe is reduced.
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