KR20140138279A - 산소 연소 보일러 시스템 - Google Patents

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Abstract

산소 연소하는 보일러 본체(1)로부터의 배기 가스(2)를 재순환 배기 가스(34, 38)와 열교환하는 가스식 공기 예열기(4)의 출구에, 공급 펌프(13)에 의해 냉각 유체(15)가 공급되는 배기 가스 쿨러 전열부(16)와, 순환 펌프(17)에 의해 하류측 GGH(9)와의 사이에서 순환 유체(19)의 순환이 이루어지는 상류측 GGH 전열부(20)를 내장한 콤바인드형 열교환기(5)를 설치한다. 콤바인드형 열교환기(5)의 출구에 저저온 EP(6)를 설치하고, 콤바인드형 열교환기(5)의 배기 가스 쿨러 전열부(16)와 상류측 GGH 전열부(20)에서의 교환 열량을 조절하여 적어도 상기 저저온 EP(6) 입구의 배기 가스 온도를 입구 설정 온도 T1으로 유지하는 교환 열량 조절 장치(21)를 구비한다.

Description

산소 연소 보일러 시스템{OXYGEN COMBUSTION BOILER SYSTEM}
본 발명은 산소 연소 보일러 시스템에 관한 것이다.
종래, 일반적으로 실시되고 있는 보일러는 공기 연소가 대부분이며, 이러한 공기 연소에 의한 보일러에는 특허문헌 1, 2에 개시된 것이 있다.
공기 연소에 의한 보일러에서는, 공기 중의 질소분에 의한 현열 손실 때문에 열 효율이 저하된다는 문제가 있었다. 이 때문에, 연소에 의한 열 효율을 향상시키는 한 수법으로서 산소 부화 연소가 고려되고 있다. 산소 부화 연소에서는 공기 연소와 비교하여 상대적으로 질소분이 감소하기 때문에, 현열 손실이 저하되어 열 효율이 향상되는 것을 알고 있다.
한편, 최근에는 보일러 등에 있어서, 순산소 연소나 순산소 연소＋배기 가스 재순환이 제안되어 있다(특허문헌 3 등 참조). 이러한 산소 연소 방식을 채용한 경우에는, 배기 가스의 대부분이 이산화탄소(CO2)가 되기 때문에, 분리 장치를 간략화하여 이산화탄소를 회수할 수 있는 것으로부터, 유효한 방법으로서 주목받고 있다.
일본 공개특허공보 특개2007-326079호 일본 공개특허공보 특개평09-318005호 일본 공개특허공보 특개2011-141075호
보일러에 있어서는, 보일러로부터 배출되는 배기 가스 중의 매진(煤塵)의 엄격한 배출 농도 규제를 클리어할 필요가 있다. 이를 위해, 보일러의 하류에 건식전기 집진기(건식 EP라고 함), 제진탑을 갖는 수트(soot;그을음) 분리 방식의 탈황 장치, 황산 부식의 방지 및 백연(白煙) 방지를 위한 상류측 및 하류측의 가스-가스열교환기(상류측 GGH 및 하류측 GGH라고 함)의 조합으로, 습식 전기 집진기(습식 EP라고 함)를 추가 설치함으로써, 소정의 제진 성능을 달성하는 것이 행해지고 있었다.
그러나, 이 경우에는, 배기 가스를 제진하기 위한 구성이 복잡해져서 배기 가스 처리 장치의 설비비 및 운전비가 증가한다는 과제가 있었다.
그래서, 최근, 가스식 공기 예열기(Gas Air Heater GAH라고 함)의 출구에 배기 가스의 온도를 85℃ 이상 90℃ 이하 정도까지 저하시키는 열회수기를 설치하고, 이 열회수기의 출구에 85℃ 이상 90℃ 이하 정도의 배기 가스에 있어서 높은 제진 효과를 발휘하는 건식 전기 집진기(저저온 EP라고 함)를 설치한 배기 가스 처리 장치가 제안되어 있다. 상기 저저온 EP는 재의 전기 저항율을 저하시키고, 역전리 현상을 해소하여 제진 성능을 향상시킬 수 있다. 상기 저저온 EP를 구비한 배기 가스 처리 장치에 의하면, 제진탑과 습식 EP를 생략할 수 있으므로, 종래보다도 콤팩트하고 경제적인 보일러 시스템을 얻을 수 있다.
한편, 산소 연소 보일러 시스템에 있어서는, 보일러 본체의 출구에 가스식 공기 예열기를 설치하고, 하류의 제진한 배기 가스의 일부를 추출한 재순환 배기 가스를 상기 가스식 공기 예열기에서 예열하여 상기 보일러 본체로 유도하는 배기 가스 재순환 방식이 제안되어 있다. 그러나, 상기 가스식 공기 예열기의 출구에 상기 저저온 EP를 설치하려고 한 경우에는, 산소 연소에 의해 배기 가스 온도가 상승하는 것으로부터, 상기 열 회수기에 추가하여, 또 하나의 열 회수를 위한 배기 가스 쿨러를 설치하고, 상기 저저온 EP로 유도하는 배기 가스가 제진에 적합한 온도가 되도록 냉각할 필요가 있다.
그러나, 상기 열회수기에 추가하여 배기 가스 쿨러를 설치한 경우에는, 배기 가스 처리 장치의 구성이 복잡해지는 동시에, 설치 공간이 증가한다는 문제가 있다.
본 발명은, 상기 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 산소 연소 보일러에서의 배기 가스 처리 장치의 간략화와 설치 공간의 저감을 도모하도록 한 산소 연소 보일러 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 산소 연소 보일러 시스템은, 산소 연소하는 보일러 본체로부터의 배기 가스를 재순환 배기 가스와 열교환하는 가스식 공기 예열기의 출구에, 공급 펌프에 의해 냉각 유체가 공급되는 배기 가스 쿨러 전열부와, 순환 펌프에 의해 하류측 GGH와의 사이에서 순환 유체의 순환이 이루어지는 상류측 GGH 전열부를 내장한 콤바인드형 열교환기를 설치함으로써, 상기 콤바인드형 열교환기의 출구에 저저온 EP을 설치하고,
상기 콤바인드형 열교환기의 상기 배기 가스 쿨러 전열부와 상기 상류측 GGH 전열부에서의 교환 열량을 조절하여 적어도 저저온 EP 입구의 배기 가스 온도를 입구 설정 온도로 유지하는 교환 열량 조절 장치를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 산소 연소 보일러 시스템에 있어서, 상기 교환 열량 조절 장치는, 상기 배기 가스 쿨러 전열부와 상기 상류측 GGH 전열부로 구획하여 흘려보내는 배기 가스의 유량을 별개로 조절 가능한 제 1 및 제 2 이너 베인(inner vane)과,
상기 배기 가스 쿨러 전열부에 공급하는 냉각 유체를 바이패스하여 하류측으로 되돌리는 냉각 유체측 바이패스 밸브와,
상기 상류측 GGH 전열부에 공급하는 순환 유체를 바이패스하여 하류측 GGH로 되돌리는 순환 유체측 바이패스 밸브와,
상기 저저온 EP 입구의 배기 가스 온도를 검출하는 입구 온도계와,
상기 하류측 GGH 출구의 배기 가스 온도를 검출하는 출구 온도계와
상기 제 1 및 제 2 이너 베인의 개도를 개별적으로 제어하는 베인 개도 제어기와,
상기 저저온 EP 입구의 입구 온도계의 검출 온도가 입구 설정 온도가 되도록, 상기 냉각 유체측 바이패스 밸브 및 순환 유체측 바이패스 밸브의 개도를 제어하는 입구 온도 제어기와,
상기 하류측 GGH 출구의 출구 온도계의 검출 온도가 출구 설정 온도가 되도록, 상기 베인 개도 제어기를 개재하여 상기 제 2 이너 베인의 개도를 제어하는 출구 온도 제어기와,
상기 베인 개도 제어기, 입구 온도 제어기 및 출구 온도 제어기를 운전 상태에 따라 지령 제어하는 운전 제어기를 갖는 것은 바람직하다.
상기 산소 연소 보일러 시스템에 있어서, 상기 베인 개도 제어기는, 산소 연소 보일러 시스템의 상승시인 공기 연소시에, 상기 배기 가스 쿨러 전열부측의 제 1 이너 베인을 전폐(全閉), 상류측 GGH 전열부측의 제 2 이너 베인을 전개(全開)로 제어하고, 공기 연소와 산소 연소의 전환시에, 상기 배기 가스 쿨러 전열부측의 제 1 이너 베인은 전폐로부터 서서히 증(增)개도하여 전개, 상류측 GGH 전열부측의 제 2 이너 베인은 전개로부터 서서히 감(減)개도하여 최소 개도로 제어하는 전환을 행하고, 산소 연소시에, 상기 배기 가스 쿨러 전열부측의 제 1 이너 베인을 전개, 상류측 GGH 전열부측의 제 2 이너 베인을 제어 개도로 제어하는 구성을 구비하고,
상기 입구 온도 제어기는, 상기 공기 연소시에, 상기 냉각 유체측 바이패스 밸브에 의한 배기 가스 쿨러 전열부로의 냉각 유체의 공급량을 미니멈 유량, 상기 순환 유체측 바이패스 밸브에 의한 상류측 GGH 전열부로의 순환 유체의 순환을 정격 유량으로 조절한 상태에 있어서, 상기 저저온 EP 입구의 입구 온도계의 검출 온도가 입구 설정 온도가 되도록 상기 순환 유체측 바이패스 밸브의 개도를 제어하고, 상기 전환시에, 상기 냉각 유체측 바이패스 밸브에 의한 배기 가스 쿨러 전열부로의 냉각 유체의 공급량을 정격 유량, 상기 순환 유체측 바이패스 밸브에 의한 상류측 GGH 전열부로의 순환 유체의 순환을 정격 유량으로 미리 조절해 두고, 상기 제 1 및 제 2 이너 베인의 전환 과정의 중간점을 전환점으로 하고, 상기 전환점보다도 앞의 단계에서는 상기 저저온 EP 입구의 입구 온도계의 검출 온도가 입구 설정 온도가 되도록 상기 순환 유체측 바이패스 밸브의 개도를 제어하고, 상기 전환점보다도 뒤의 단계에서는 상기 저저온 EP 입구의 입구 온도계의 검출 온도가 입구 설정 온도가 되도록 상기 냉각 유체측 바이패스 밸브의 개도를 제어하고, 상기 산소 연소시에, 상기 저저온 EP 입구의 입구 온도계의 검출 온도가 입구 설정 온도가 되도록 상기 냉각 유체측 바이패스 밸브의 개도를 제어하는 구성을 구비하고,
상기 출구 온도 제어기는, 상기 산소 연소시에, 상기 하류측 GGH 출구의 출구 온도계의 검출 온도가 출구 설정 온도가 되도록 상기 베인 개도 제어기를 개재하여 상기 상류측 GGH 전열부측의 제 2 이너 베인의 개도를 제어하는 구성을 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 가스식 공기 예열기의 출구에 상류측 GGH 전열부와 배기 가스 쿨러 전열부를 내장한 콤바인드형 열교환기를 개재하여 저저온 EP를 설치하였으므로, 배기 가스 처리 장치가 간략화되고 설치 공간의 저감을 도모할 수 있다는 뛰어난 효과를 나타낼 수 있다.
도 1은 본 발명의 산소 연소 보일러 시스템의 일 실시예의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 산소 연소 보일러 시스템에서의 공기 연소시의 작동을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 산소 연소 보일러 시스템에서의 공기 연소와 산소 연소의 전환시의 작동을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 산소 연소 보일러 시스템에서의 산소 연소시의 작동을 도시한 블록도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도시예와 함께 설명한다.
도 1은 본 발명의 산소 연소 보일러 시스템의 일 실시예를 도시하고 있고, 도면 중, 도면부호 1은 산소 연소를 행하는 보일러 본체이며, 상기 보일러 본체(1)의 출구에는 배기 가스(2)의 탈질을 행하기 위한 탈질 장치(3)를 개재하여 가스식 공기 예열기(4)가 배치되어 있다. 이 가스식 공기 예열기(4)는 배기 가스(2)와 후술하는 재순환 배기 가스의 열교환을 행하여 재순환 배기 가스의 예열을 행한다.
상기 가스식 공기 예열기(4)의 출구에는 콤바인드형 열교환기(5)를 개재하여 건식 전기 집진기인 저저온 EP(6)를 설치하고 있다. 상기 저저온 EP(6)의 출구에는 유인 통풍기(7)를 개재하여 탈황 장치(8)가 설치되어 있다. 상기 탈황 장치(8)의 출구에는 하류측 GGH(9)가 설치되어 있다. 그리고, 상기 하류측 GGH(9)의 출구에는 승압팬(10)을 개재하여 이산화탄소 회수 장치(11)가 설치되어 있다.
상기 콤바인드형 열교환기(5)의 내부에는 배기 가스(2)를 좌우의 방(5a, 5b)으로 구획하여 흘려보내는 구획벽(12)이 설치되어 있다. 구획벽(12)으로 구획된 한쪽의 방(5a)에는 공급 펌프(13)를 구비한 공급 유로(14)에 의해 냉각 유체(15)(저압 급수)를 공급하는 배기 가스 쿨러 전열부(16)가 배치되어 있다. 또한, 상기 구획벽(12)으로 구획된 다른 쪽의 방(5b)에는 순환 펌프(17)를 구비한 순환 유로(18)에 의해 상기 하류측 GGH(9)에 접속되어 순환 유체(19)(순환수)를 순환 공급하도록 한 상류측 GGH 전열부(20)가 배치되어 있다.
그리고, 상기 콤바인드형 열교환기(5)에는 이하의 교환 열량 조절 장치(21)가 구비되어 있다.
상기 한쪽의 방(5a)의 출구에는 제 1 구동장치(22a)에 의해 개도가 조절 가능한 제 1 이너 베인(22)이 배치되는 동시에, 상기 다른 쪽의 방(5b)의 출구에는 제 2 구동 장치(23a)에 의해 개도가 조절 가능한 제 2 이너 베인(23)이 배치되어 있다.
상기 배기 가스 쿨러 전열부(16)에 접속되는 공급 유로(14)의 상류측과 하류측 사이에는 냉각 유체측 바이패스 밸브(24)가 배치되어 있다. 또한, 상기 상류측 GGH 전열부(20)에 접속되는 순환 유로(18)의 상류측과 하류측 사이에는 순환 유체측 바이패스 밸브(25)가 배치되어 있다.
상기 제 1 및 제 2 이너 베인(22, 23)은 베인 개도 제어기(27)로부터 상기 구동 장치(22a, 23a)로 보내지는 신호에 의해 개도가 별개로 조절되도록 되어 있고, 상기 베인 개도 제어기(27)는 운전 제어기(26)로부터의 운전 조건(공기 연소시, 공기 연소·산소 연소 전환시, 산소 연소시)에 따른 지령(26a)에 의해 작동하도록 되어 있다.
상기 저저온 EP(6)의 입구에는 입구 온도계(28)가 설치되어 있다. 상기 입구 온도계(28)의 검출 온도는 입구 온도 제어기(29)에 입력되어 있다. 상기 입구 온도 제어기(29)는 운전 제어기(26)로부터의 운전 조건에 따른 지령(26a)에 의해 작동되며, 상기 저저온 EP(6) 입구의 입구 온도계(28)의 검출 온도가 입구 설정 온도 T1(도 1에서는 85 내지 90℃의 범위의 임의인 온도)이 되도록, 상기 냉각 유체측 바이패스 밸브(24)의 개도 및 순환 유체측 바이패스 밸브(25)의 개도를 조절하도록 되어 있다.
또한, 상기 하류측 GGH(9)의 출구에는 출구 온도계(30)가 설치되어 있다. 상기 출구 온도계(30)의 검출 온도는 출구 온도 제어기(31)에 입력되어 있다. 상기 출구 온도 제어기(31)는 운전 제어기(26)로부터의 운전 조건의 지령(26a)에 의해 작동되며, 상기 하류측 GGH(9) 출구의 출구 온도계(30)의 검출 온도가 출구 설정 온도 T2(도 1에서는 45 내지 75℃의 범위인 임의의 온도)가 되도록, 상기 베인 개도 제어기(27)를 개재하여 상기 제 2 이너 베인(23)의 개도를 조절하도록 되어 있다. 이때, 상기 베인 개도 제어기(27)는 출구 온도 제어기(31)로부터의 신호가 입력되면, 운전 제어기(26)로부터의 운전 조건의 지령(26a)을 차단하고, 출구 온도 제어기(31)로부터의 신호에 의해 상기 제 2 이너 베인(23)의 개도를 조절한다.
또한, 도 1의 실시예에서는, 설명을 간략화하기 위해서, 공급 펌프(13)와 순환 펌프(17)는 일정 회전으로 운전할 경우에 대하여 설명하지만, 상기 교환 열량 조절 장치(21)의 작용에 추가하여, 공급 펌프(13)에 의한 냉각 유체(15)의 유량과 순환 펌프(17)에 의한 순환 유체(19)의 유량을 동시에 제어할 수도 있다.
도 1의 산소 연소 보일러 시스템에서는, 상기 저저온 EP(6)에서 제진된 저저온 EP(6) 출구의 배기 가스의 일부를, 2차 승압팬(32)을 구비한 2차 재순환 라인(33)에 의해 2차 재순환 배기 가스(34)로서 추출한다. 이 2차 재순환 배기 가스(34)는 상기 가스식 공기 예열기(4)로 유도하여 예열한 후, 산소(35)(O2)를 혼합하여 상기 보일러 본체(1)에 공급하고 있다.
또한, 상기 하류측 GGH(9) 출구의 배기 가스의 일부를, 1차 승압팬(36)을 구비한 1차 재순환 라인(37)에 의해 1차 재순환 배기 가스(38)로서 추출한다. 그리고, 1차 재순환 배기 가스(38)는 2계통으로 분기하고, 일부는 상기 가스식 공기 예열기(4)에 공급해서 열교환에 의해 예열한 배기 가스(38a)로 한다. 또한, 1차 재순환 배기 가스(38)의 다른 일부는 상기 가스식 공기 예열기(4)를 바이패스하여 저온 배기 가스(38b)인 채로 상기 예열된 배기 가스(38a)와 댐퍼(39a, 39b) 등을 개재하여 혼합함으로써 온도가 조절된 1차 재순환 가스로 한다. 온도 조절된 1차 재순환 가스는, 도시되지 않은 미분탄 밀(mill) 등으로 유도하여 미분탄(40)을 동반하여 상기 보일러 본체(1)에 공급하고 있다. 도 1의 실시예에서는, 상기 저저온 EP(6) 출구의 배기 가스의 일부를 2차 재순환 배기 가스(34)로서 추출하고, 또한, 상기 하류측 GGH(9) 출구의 배기 가스의 일부를 1차 재순환 배기 가스(38)로서 추출하는 경우에 대하여 예시하였지만, 상기 저저온 EP(6)의 하류이면, 2차 재순환 배기 가스(34) 및 1차 재순환 배기 가스(38)의 추출 위치는 임의이다.
상기한 바와 같이, 배기 가스 쿨러 전열부(16)와 상류측 GGH 전열부(20)를 내부에 구비한 상기 콤바인드형 열교환기(5)를 구성했으므로, 상기 가스식 공기 예열기(4)와 상기 저저온 EP(6) 사이의 구성이 간략화되고, 따라서 설치 공간도 감소할 수 있다.
또한, 상기 운전 제어기(26)로부터의 운전 조건에 따라, 베인 개도 제어기(27)는 제 1 및 제 2 이너 베인(22, 23)의 개도를 조절하고, 또한, 입구 온도 제어기(29)는 상기 냉각 유체측 바이패스 밸브(24)의 개도와 순환 유체측 바이패스 밸브(25)의 개도를 조절함으로써, 상기 저저온 EP(6) 입구의 입구 온도계(28)의 검출 온도가 입구 설정 온도 T1이 되도록 제어하므로, 상기 저저온 EP(6)에는 제진에 적합한 85 내지 90℃로 조절된 배기 가스가 공급되고, 높은 제진 성능이 발휘된다.
한편, 상기 저저온 EP(6)로부터 습식의 탈황 장치(8)에 공급된 배기 가스는 예를 들어 40 내지 50℃ 전후에서 냉각되지만, 이 탈황 장치(8) 출구의 배기 가스에는 황산 미스트가 함유되어 있기 때문에, 이대로 배기 가스를 하류에 공급하면, 하류의 배관, 기기가 황산 부식하는 문제가 있다.
따라서, 상기 운전 제어기(26)로부터의 운전 조건에 따라, 출구 온도 제어기(31)는 상기 하류측 GGH(9) 출구의 출구 온도계(30)의 검출 온도가 출구 설정 온도 T2가 되도록, 상기 베인 개도 제어기(27)를 개재하여 제 2 이너 베인(23)의 개도를 제어하므로, 상기 하류측 GGH(9) 출구의 배기 가스 온도가 45 내지 75℃ 전후로 조절되어, 배기 가스 중의 황산 미스트에 의해 하류 기기가 부식되는 문제를 방지할 수 있다. 여기에서, 탈황 장치(8) 출구의 배기 가스의 온도를 상기 하류측 GGH(9)에 의해 5 내지 25℃ 정도 높이는 것이 유효한 것이 알려져 있다. 그러나, 하류측 GGH(9)에 의해 배기 가스 온도를 너무 높이면, 하류의 이산화탄소 회수 장치(11)에서의 냉각에 의한 회수 부하가 증가하는 것으로부터, 상기 5 내지 25℃의 범위에서 승온함으로써 상기 45 내지 75℃의 배기 가스 온도로 하는 것이 바람직하다.
이하에, 도 2 내지 도 4를 참조하여, 산소 연소 보일러 시스템을 설명한다.
도 2는 산소 연소 보일러 시스템의 상승시인 공기 연소시의 배기 가스 온도제어 방법을 도시하고 있다. 산소 연소 보일러 시스템의 상승시의 보일러 본체는 냉관(冷罐) 상태에 있는 것으로부터, 오일 또는 가스를 공기 연소함으로써 보일러 본체의 온도를 높이는 것이 행해진다.
<공기 연소시>
도 1의 보일러 본체(1)에서 연료를 공기로 연소하는 공기 연소시는, 2차 재순환 배기 가스(34)와 1차 재순환 배기 가스(38)의 재순환을 행하지 않고, 공기는 2차 승압팬(32)의 상류측에 위치하는 에어 인테이크(air intake)와 1차 승압팬(36)의 상류측에 위치하는 에어 인테이크로부터 각각 도입하여, 2차 승압팬(32)과 1차 승압팬(36)으로 각각 승압되고, 가스식 공기 예열기(4)에서 승온되어 보일러 본체(1)에 공급된다. 상기 공기 연소시에는, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 베인 개도 제어기(27)는 운전 제어기(26)로부터의 운전 조건(공기 연소시)의 지령(26a)을 받고, 상기 배기 가스 쿨러 전열부(16)측의 제 1 이너 베인(22)을 전폐, 상류측 GGH 전열부(20)측의 제 2 이너 베인(23)을 전개로 제어한다.
상기 입구 온도 제어기(29)는 상기 운전 제어기(26)로부터의 운전 조건(공기 연소시)의 지령(26a)를 받고, 상기 냉각 유체측 바이패스 밸브(24)에 의한 배기 가스 쿨러 전열부(16)로의 냉각 유체(15)의 공급량을 미니멈 유량으로 제어하고, 상기 순환 유체측 바이패스 밸브(25)에 의한 상류측 GGH 전열부(20)로의 순환 유체(19)의 순환을 정격 유량으로 조절한 상태에서, 상기 저저온 EP(6) 입구의 입구 온도계(28)의 검출 온도가 입구 설정 온도 T1이 되도록, 상기 순환 유체측 바이패스 밸브(25)의 개도를 제어한다. 이때, 하류측 GGH(9) 출구의 온도 제어는 행하지 않고 자연스러운 흐름으로, 상기 저저온 EP(6)의 입구 온도를 입구 설정 온도 T1로 유지하는 제어만을 행한다.
<공기 연소와 산소 연소의 전환시>
도 3에 도시한 공기 연소와 산소 연소의 전환시에는, 상기 베인 개도 제어기(27)는 운전 제어기(26)로부터의 운전 조건(전환시)의 지령(26a)을 받고, 상기 배기 가스 쿨러 전열부(16)측의 제 1 이너 베인(22)은 전개로부터 서서히 증개도하여 전개, 상류측 GGH 전열부(20)측의 제 2 이너 베인(23)은 전개로부터 서서히 감개도하여 최소 개도로 제어하는 전환을 행한다.
이때, 상기 입구 온도 제어기(29)는 상기 운전 제어기(26)로부터의 운전 조건(전환시)의 지령(26a)을 받고, 상기 냉각 유체측 바이패스 밸브(24)에 의한 배기 가스 쿨러 전열부(16)로의 냉각 유체(15)의 공급량을 정격 유량, 상기 순환 유체측 바이패스 밸브(25)에 의한 상류측 GGH 전열부(20)로의 순환 유체(19)의 순환을 정격 유량으로 미리 조절해 두고, 상기 제 1 및 제 2 이너 베인(22, 23)의 전환 과정의 중간점(예를 들어, 제 1 이너 베인(22)의 개도가 50%, 제 2 이너 베인(23)의 개도가 50%)을 전환점으로 하고, 상기 전환점보다도 앞의 단계에서는 상기 저저온 EP(6) 입구의 입구 온도계(28)의 검출 온도가 입구 설정 온도 T1이 되도록 상기 순환 유체측 바이패스 밸브(25)의 개도를 제어하고, 상기 전환점보다도 뒤의 단계에서는 상기 저저온 EP(6) 입구의 입구 온도계(28)의 검출 온도가 입구 설정 온도 T1이 되도록 상기 냉각 유체측 바이패스 밸브(24)의 개도를 제어한다. 이때, 하류측 GGH(9) 출구의 온도 제어는 행하지 않고, 자연스런 흐름으로, 상기 저저온 EP(6)의 입구 온도를 입구 설정 온도 T1로 유지하는 제어만을 행한다.
<산소 연소시>
도 4에 도시한 산소 연소시에는, 상기 베인 개도 제어기(27)는 상기 운전 제어기(26)로부터의 운전 조건(산소 연소시)의 지령(26a)을 받고, 상기 배기 가스 쿨러 전열부(16)측의 제 1 이너 베인(22)을 전개, 상류측 GGH 전열부(20)측의 제 2 이너 베인(23)을 제어 개도로 제어한다.
상기 입구 온도 제어기(29)는 상기 운전 제어기(26)로부터의 운전 조건(산소 연소시)의 지령(26a)를 받고, 상기 저저온 EP(6) 입구의 입구 온도계(28)의 검출 온도가 입구 설정 온도 T1이 되도록 상기 냉각 유체측 바이패스 밸브(24)의 개도를 제어한다. 또한, 출구 온도 제어기(31)는 상기 운전 제어기(26)로부터의 운전 조건(산소 연소시)의 지령(26a)을 받고, 상기 하류측 GGH(9) 출구의 출구 온도계(3O)의 검출 온도가 출구 설정 온도 T2가 되도록 상기 베인 개도 제어기(27)를 개재하여 상기 상류측 GGH 전열부(20)측의 제 2 이너 베인(23)의 개도를 제어한다.
이로써, 산소 연소시에는, 상기 저저온 EP(6) 입구의 배기 가스 온도가 입구 설정 온도 T1(예를 들어 85 내지 90℃)로 유지됨으로써, 상기 저저온 EP(6)에 의한 높은 제진 성능이 확보되고, 상기 하류측 GGH(9) 출구의 배기 가스 온도가 출구 설정 온도 T2(45 내지 75℃)로 유지됨으로써, 하류 기구가 황산 부식되는 문제를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 산소 연소 보일러 시스템은 상술한 실시예에만 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 여러가지로 변경을 가할 수 있는 것은 물론이다.
본 발명의 산소 연소 보일러 시스템은 보일러와 같은 산소 연소 설비에 널리 이용할 수 있다.
1: 보일러 본체
2: 배기 가스
4: 가스식 공기 예열기
5: 콤바인드형 열교환기
6: 저저온 EP
9: 하류측 GGH
12: 구획벽
13: 공급 펌프
15: 냉각 유체
16: 배기 가스 쿨러 전열부
17: 순환 펌프
19: 순환 유체
20: 상류측 GGH 전열부
21: 교환 열량 조절 장치
22: 제 1 이너 베인
23: 제 2 이너 베인
24: 냉각 유체측 바이패스 밸브
25: 순환 유체측 바이패스 밸브
26a: 지령
27: 베인 개도 제어기
28: 입구 온도계
29: 입구 온도 제어기
30: 출구 온도계
31: 출구 온도 제어기
34: 2차 재순환 배기 가스(재순환 배기 가스)
38: 1차 재순환 배기 가스(재순환 배기 가스)
T1: 입구 설정 온도
T2: 출구 설정 온도

Claims (3)

  1. 산소 연소하는 보일러 본체로부터의 배기 가스를 재순환 배기 가스와 열교환하는 가스식 공기 예열기의 출구에, 공급 펌프에 의해 냉각 유체가 공급되는 배기 가스 쿨러 전열부와, 순환 펌프에 의해 하류측 GGH와의 사이에서 순환 유체의 순환이 이루어지는 상류측 GGH 전열부를 내장한 콤바인드형 열교환기를 설치하고,
    상기 콤바인드형 열교환기의 출구에 저저온 EP을 설치하고,
    상기 콤바인드형 열교환기의 상기 배기 가스 쿨러 전열부와 상기 상류측 GGH 전열부에서의 교환 열량을 조절하여 적어도 상기 저저온 EP 입구의 배기 가스 온도를 입구 설정 온도로 유지하는 교환 열량 조절 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 산소 연소 보일러 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 교환 열량 조절 장치는, 상기 배기 가스 쿨러 전열부와 상기 상류측 GGH 전열부로 구획하여 흘려보내는 배기 가스의 유량을 별개로 조절 가능한 제 1 및 제 2 이너 베인과,
    상기 배기 가스 쿨러 전열부에 공급하는 냉각 유체를 바이패스하여 하류측으로 되돌리는 냉각 유체측 바이패스 밸브와,
    상기 상류측 GGH 전열부에 공급하는 순환 유체를 바이패스하여 하류측 GGH로 되돌리는 순환 유체측 바이패스 밸브와,
    상기 저저온 EP 입구의 배기 가스 온도를 검출하는 입구 온도계와,
    상기 하류측 GGH 출구의 배기 가스 온도를 검출하는 출구 온도계와
    상기 제 1 및 제 2 이너 베인의 개도를 개별적으로 제어하는 베인 개도 제어기와,
    상기 저저온 EP 입구의 입구 온도계의 검출 온도가 입구 설정 온도가 되도록, 상기 냉각 유체측 바이패스 밸브 및 순환 유체측 바이패스 밸브의 개도를 제어하는 입구 온도 제어기와,
    상기 하류측 GGH 출구의 출구 온도계의 검출 온도가 출구 설정 온도가 되도록, 상기 베인 개도 제어기를 개재하여 상기 제 2 이너 베인의 개도를 제어하는 출구 온도 제어기와,
    상기 베인 개도 제어기, 입구 온도 제어기 및 출구 온도 제어기를 운전 상태에 따라 지령 제어하는 운전 제어기를 갖는 것을 특징으로 하는 산소 연소 보일러 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 베인 개도 제어기는, 산소 연소 보일러 시스템의 상승시인 공기 연소시에, 상기 배기 가스 쿨러 전열부측의 제 1 이너 베인을 전폐(全閉), 상류측 GGH 전열부측의 제 2 이너 베인을 전개(全開)로 제어하고, 공기 연소와 산소 연소의 전환시에, 상기 배기 가스 쿨러 전열부측의 제 1 이너 베인은 전폐로부터 서서히 증(增)개도하여 전개, 상류측 GGH 전열부측의 제 2 이너 베인은 전개로부터 서서히 감(減)개도하여 최소 개도로 제어하는 전환을 행하고, 산소 연소시에, 상기 배기 가스 쿨러 전열부측의 제 1 이너 베인을 전개, 상류측 GGH 전열부측의 제 2 이너 베인을 제어 개도로 제어하는 구성을 구비하고,
    상기 입구 온도 제어기는, 상기 공기 연소시에, 상기 냉각 유체측 바이패스 밸브에 의한 배기 가스 쿨러 전열부로의 냉각 유체의 공급량을 미니멈 유량, 상기 순환 유체측 바이패스 밸브에 의한 상류측 GGH 전열부로의 순환 유체의 순환을 정격 유량으로 조절한 상태에서, 상기 저저온 EP 입구의 입구 온도계의 검출 온도가 입구 설정 온도가 되도록 상기 순환 유체측 바이패스 밸브의 개도를 제어하고, 상기 전환시에, 상기 냉각 유체측 바이패스 밸브에 의한 배기 가스 쿨러 전열부로의 냉각 유체의 공급량을 정격 유량, 상기 순환 유체측 바이패스 밸브에 의한 상류측 GGH 전열부로의 순환 유체의 순환을 정격 유량으로 미리 조절해 두고, 상기 제 1 및 제 2 이너 베인의 전환 과정의 중간점을 전환점으로 하고, 상기 전환점보다도 앞 단계에서는 상기 저저온 EP 입구의 입구 온도계의 검출 온도가 입구 설정 온도가 되도록 상기 순환 유체측 바이패스 밸브의 개도를 제어하고, 상기 전환점보다도 뒷 단계에서는 상기 저저온 EP 입구의 입구 온도계의 검출 온도가 입구 설정 온도가 되도록 상기 냉각 유체측 바이패스 밸브의 개도를 제어하고, 상기 산소 연소시에, 상기 저저온 EP 입구의 입구 온도계의 검출 온도가 입구 설정 온도가 되도록 상기 냉각 유체측 바이패스 밸브의 개도를 제어하는 구성을 구비하고,
    상기 출구 온도 제어기는, 상기 산소 연소시에, 상기 하류측 GGH 출구의 출구 온도계의 검출 온도가 출구 설정 온도가 되도록 상기 베인 개도 제어기를 개재하여 상기 상류측 GGH 전열부측의 제 2 이너 베인의 개도를 제어하는 구성을 구비한 것을 특징으로 하는 산소 연소 보일러 시스템.
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