KR20160095240A - Heat Exchange Apparatus and Circulating Fluidized Bed Boiler having the same - Google Patents

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민병수
고준호
홍윤석
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현대중공업 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a heat exchange apparatus for a circulating fluidized bed boiler and the circulating fluidized bed boiler including the same, more specifically, to the heat exchange apparatus for a circulating fluidized bed boiler recovers heat from solid particles separated from exhaust gas and a circulating fluidized bed boiler including the same. To this end, the heat exchange apparatus includes: a heat exchange chamber connected to a separator for separating solid particles from exhaust gas discharged from a combustion furnace; a heat exchange tube which is installed on the heat exchange chamber and absorbs heat from the solid particles supplied from the heat exchange chamber in order to execute a heat exchange operation; a heat exchange plate which is installed on the heat exchange chamber and partitions the space in the heat exchange chamber in order to extend the residence time of the solid particles; and a discharging line which provides a path for sending the solid particles discharged from the heat exchange chamber to the combustion furnace.

Description

순환 유동층 보일러용 열교환장치 및 이를 포함하는 순환 유동층 보일러{Heat Exchange Apparatus and Circulating Fluidized Bed Boiler having the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat exchange apparatus for circulating fluidized bed boilers and a circulating fluidized-

본 발명은 순환 유동층 보일러용 열교환장치 및 이를 포함하는 순환 유동층 보일러에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 배가스로부터 분리된 고체 입자들로부터 열을 회수하기 위한 순환 유동층 보일러용 열교환장치 및 이를 포함하는 순환 유동층 보일러에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat exchanger for a circulating fluidized bed boiler and a circulating fluidized bed boiler including the same, and more particularly, to a heat exchanger for a circulating fluidized bed boiler for recovering heat from solid particles separated from an exhaust gas, .

일반적으로, 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.Generally, a fluidized bed combustion system is a system 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.

도 1은 종래의 순환 유동층 보일러의 구성을 계략적으로 나타낸 도면이다.1 is a schematic view showing the construction of a conventional circulating fluidized bed boiler.

종래의 순환 유동층 보일러(10)는 연소로(20), 상기 연소로(20)의 상부에 형성되어 있는 배출구에 연결되어 있는 분리기(30), 상기 분리기(30)에서 상기 배가스로부터 분리된 고체 입자들의 순환을 위한 리턴 덕트(40), 상기 리턴 덕트(40)로 유입되는 고체 입자들의 유입되는 양을 조절하는 조절 덕트(45), 상기 리턴 덕트(40)로부터 공급되는 고체 입자들로부터 열을 회수하기 위한 열교환장치(50) 및 가스공급부(60)를 포함하여 구성된다.The conventional circulating fluidized bed boiler 10 includes a combustion furnace 20, a separator 30 connected to an outlet formed in the upper portion of the furnace 20, a solid particle A regulating duct 45 for regulating the flow of the solid particles flowing into the return duct 40, a heat recovery unit 40 for recovering heat from the solid particles supplied from the return duct 40, A heat exchanging device 50 and a gas supply part 60 for performing the heat exchange.

도 2는 종래의 순환 유동층 보일러의 열교환장치의 부분 단면 사시도이다.2 is a partial cross-sectional perspective view of a conventional heat exchanger of a circulating fluidized bed boiler.

종래의 순환 유동층 보일러용 열교환장치(50)는 상기 연소로(20)에 형성되어 있는 유입구를 통해 상기 연소로(20)와 유체 연통한다. 상기 열교환장치(50)는 상기 리턴 덕트(40)에 연결된 열교환챔버(51), 및 상기 열교환챔버(51)에 설치되는 열교환판(52)를 포함하여 구성된다.A conventional heat exchanging device 50 for a circulating fluidized bed boiler is in fluid communication with the furnace 20 through an inlet formed in the furnace 20. The heat exchanger 50 includes a heat exchange chamber 51 connected to the return duct 40 and a heat exchange plate 52 installed in the heat exchange chamber 51.

상기 열교환장치(50)는 고체 입자들이 열교환챔버(51) 내부에 설치된 열교환튜브(미도시)와 접촉하면서 열교환이 이루어지게 된다.In the heat exchanging apparatus 50, the solid particles are brought into contact with a heat exchange tube (not shown) provided in the heat exchange chamber 51 to perform heat exchange.

이때, 열교환챔버(51) 내부에는 고체 입자들의 체류시간을 늘려 열교환 효율을 높이기 위해 열교환챔버(51) 내부로 상기 열교환판(52)을 구획별로 분리하여 복수개 배치하고 있다.At this time, in order to increase the retention time of the solid particles in the heat exchange chamber 51, the heat exchange plate 52 is divided into the heat exchange chambers 51 in order to increase the heat exchange efficiency.

하지만 상기 종래의 열교환장치(50)의 열교환판(52)의 경우 열교환챔버(51)의 바닥면에 일측이 고정되고 상부는 개방된 상태로 형성됨으로써 크기가 작은 고체 입자들은 상부에서 비산되어 통과됨으로써 고체 입자들이 열교환챔버(51) 내에 체류하는 시간이 짧아 열교환이 원활하게 이루어지지 못하는 문제가 있다.However, in the case of the heat exchanging plate 52 of the conventional heat exchanging apparatus 50, one side is fixed to the bottom surface of the heat exchange chamber 51 and the upper side is opened so that the solid particles having a small size are scattered and passed There is a problem that the time for the solid particles to stay in the heat exchange chamber 51 is short and the heat exchange can not be performed smoothly.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 열교환챔버 내에서 고체 입자들이 체류할 수 있는 시간을 늘리고 열교환튜브와 접촉하는 시간을 늘려 열교환 효율성을 향상시킬 수 있는 순환 유동층 보일러용 열교환장치 및 이를 포함하는 순환 유동층 보일러를 제공하는데 그 목적이 있다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a circulating fluidized bed boiler which can increase the time for solid particles to stay in the heat exchange chamber, And a circulating fluidized bed boiler including the same.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상으로는, 연소로로부터 배출되는 배가스로부터 고체 입자들을 분리하기 위한 분리기에 연결되는 열교환챔버; 상기 열교환챔버에 설치되고, 상기 분리기에서 상기 열교환챔버로 공급되는 고체 입자들로부터 열을 흡수하여 열 교환을 수행하는 열교환튜브; 상기 열교환챔버에 설치되고, 고체 입자들의 체류시간을 늘리기 위해 열교환챔버 내에 공간을 구획하여 설치되는 열교환판; 상기 열교환챔버에서 배출되는 고체 입자들을 연소로로 보내기 위한 경로를 제공하는 배출라인;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a heat exchange apparatus comprising: a heat exchange chamber connected to a separator for separating solid particles from an exhaust gas discharged from a combustion furnace; A heat exchange tube installed in the heat exchange chamber for absorbing heat from the solid particles supplied from the separator to the heat exchange chamber to perform heat exchange; A heat exchange plate installed in the heat exchange chamber and partitioned by a space in the heat exchange chamber to increase the residence time of the solid particles; And a discharge line for providing a path for sending the solid particles discharged from the heat exchange chamber to the combustion furnace.

이때, 상기 열교환판은 고체 입자들이 관통하기 위한 관통홀이 좌측과 우측으로 연속적으로 반복되게 형성되어 고체 입자들이 지그재그로 이동하면서 열교환챔버를 빠져나갈 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the heat exchange plate is formed such that the through holes for allowing the solid particles to pass therethrough are continuously and repeatedly repeated to the left and right, so that the solid particles can be moved in a zigzag manner to escape from the heat exchange chamber.

또한, 상기 열교환판은 고체 입자들이 관통하기 위한 관통홀이 상부와 하부에 연속적으로 반복되게 형성되어 고체 입자들이 지그재그로 이동하면서 열교환챔버를 빠져나갈 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.In addition, the heat exchange plate is preferably formed such that the through holes for the solid particles to pass therethrough are continuously and repeatedly formed on the upper and lower portions, so that the solid particles can be moved in a zigzag manner to escape from the heat exchange chamber.

한편, 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상으로는, 유동화된 연료가 연소되는 연소로; 상기 연소로에 연결되고, 상기 유동화된 연료의 연소에 의해 발생되는 배가스로부터 고체 입자들을 분리하는 분리기; 상기 분리기에 연결되는 리턴 덕트; 및 상기 리턴 덕트로부터 공급되는 고체 입자들로부터 열을 흡수하여 열 교환을 수행하는 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 열교환장치;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a combustion furnace in which fluidized fuel is burned; A separator connected to the combustion furnace and separating the solid particles from the exhaust gas generated by the combustion of the fluidized fuel; A return duct connected to the separator; And a heat exchange device according to any one of claims 1 to 3 for absorbing heat from the solid particles supplied from the return duct to perform heat exchange.

상기와 같은 본 발명에 따른 순환 유동층 보일러용 열교환장치 및 이를 포함하는 순환 유동층 보일러는 다음과 같은 효과가 있다.The heat exchanger for the circulating fluidized bed boiler according to the present invention and the circulating fluidized bed boiler including the same have the following effects.

열교환장치의 열교환챔버 내에 설치되는 복수개로 구획된 열교환판을 상부와 하부 또는 좌, 우 부분에 지그재그 형태로 관통홀을 형성하여 고체 입자들이 저항없이 바로 통과되어 배출되지 않고 열교환판과 접촉되면서 열교환챔버를 통과할 수 있게 된다.A plurality of heat exchange plates arranged in a heat exchange chamber of the heat exchange apparatus are formed in a zigzag shape in a zigzag form at upper and lower portions or left and right portions so that solid particles are passed without resistance and are discharged without contact with the heat exchange plate, . ≪ / RTI >

이에 따라, 고체 입자들은 열교환챔버 내에서 체류하는 시간이 늘어나고 열교환튜브와 접촉하는 시간이 늘어나면서 열교환 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.Accordingly, the solid particles have a longer residence time in the heat exchange chamber, and the time for contact with the heat exchange tube is increased, thereby improving the heat exchange efficiency.

도 1은 종래의 순환 유동층 보일러의 구성을 계략적으로 나타낸 도면.
도 2는 종래의 순환 유동층 보일러의 열교환장치의 부분 단면 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 순환 유동층 보일러의 구성을 계략적으로 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 순환 유동층 보일러의 열교환장치의 부분 단면 사시도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 schematically shows the construction of a conventional circulating fluidized bed boiler. FIG.
2 is a partial cross-sectional perspective view of a conventional heat exchanger of a circulating fluidized bed boiler.
3 is a schematic view showing the construction of a circulating fluidized bed boiler according to the present invention.
4 is a partial cross-sectional perspective view of a heat exchanger of a circulating fluidized bed boiler according to the present invention.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings and the inventor may properly define the concept of the term to describe its invention in the best possible way And should be construed in accordance with the principles and meanings and concepts consistent with the technical idea of the present invention.

이하에서는, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 4 attached hereto.

도 2는 종래의 순환 유동층 보일러의 열교환장치의 부분 단면 사시도, 도 3은 본 발명에 따른 순환 유동층 보일러의 구성을 계략적으로 나타낸 도면, 도 4는 본 발명에 따른 순환 유동층 보일러의 열교환장치의 부분 단면 사시도이다.FIG. 3 is a schematic view showing the construction of a circulating fluidized bed boiler according to the present invention, and FIG. 4 is a sectional view of the heat exchanging device of the circulating fluidized bed boiler according to the present invention. Fig.

도면을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 순환 유동층 보일러(100)은 크게, 연소로(200), 분리기(300), 리턴 덕트(400), 열교환장치(500)를 포함하여 구성된다.The circulating fluidized-bed boiler 100 according to the present invention mainly comprises a combustion furnace 200, a separator 300, a return duct 400, and a heat exchange device 500.

연소로(200)는 유동화된 연료가 연소되는 부분이다.The furnace 200 is a portion where the fluidized fuel is burnt.

상기 연소로(200)는 일측에 설치된 연료공급부(210)를 통해 연소로(200) 내부 공간으로 연료가 공급된다.The fuel is supplied to the inner space of the combustion furnace 200 through the fuel supply unit 210 installed at one side of the combustion furnace 200.

이때, 사용되는 여료로는 화석 연료, 바이오매스 연료 등과 같은 고형 연료가 사용된다.At this time, solid fuel such as fossil fuel, biomass fuel and the like is used as a service to be used.

이와 더불어 상기 고형 연료에 추가로 석회석 등과 같은 특정 흡착제를 연소로(200) 내부로 공급할 수 있다.In addition, in addition to the solid fuel, a specific adsorbent such as limestone can be supplied into the combustion furnace 200.

즉, 상기 연료공급부(210)를 통해 화석 연료, 바이오매스 연료 등과 같은 고형 연료와 석회석 등과 같은 특정 흡착제를 공급하게 되는 것이다.That is, a specific adsorbent such as a solid fuel such as fossil fuel, biomass fuel, and limestone is supplied through the fuel supply unit 210.

또한, 상기 연소로(200) 내부에 공급된 연료는 연소로(200) 내부에 설치된 버너(미도시)에 의해 연소된다.The fuel supplied to the inside of the combustion furnace 200 is burned by a burner (not shown) installed in the combustion furnace 200.

한편, 상기 연료공급부(210)를 통해 도면에는 도시되어 있지 않지만 추가적으로 유동화 가스를 공급할 수도 있다.Meanwhile, although not shown in the figure through the fuel supply unit 210, it is also possible to additionally supply the fluidizing gas.

이 경우, 상기 연료공급부(210)으로 공급한 고형 연료는 유동화 가스에 의해 연소가 촉진됨으로써 유동화된다.In this case, the solid fuel supplied to the fuel supply unit 210 is fluidized by promoting combustion by the fluidizing gas.

상기 고형 연료가 연소됨에 따라 생성되는 연소 가스와 가열된 공기의 혼합물(이하, '배가스'로 칭함)은 대류 현상에 의해 상기 연소로(200) 내에서 위로 상승하면서 상기 연소로(200) 내부에 존재하는 고체 입자들의 일부를 포획한 후에 상기 연소로(200)로부터 배출되게 된다.A mixture of combustion gas and heated air generated as the solid fuel is burned (hereinafter referred to as "exhaust gas") is raised in the combustion furnace 200 by convection, And is discharged from the furnace 200 after capturing a part of the solid particles present.

여기서 상기 고체 입자들은 상기 고형 연료와 상기 흡착제를 포함할 수 있다.Wherein the solid particles may comprise the solid fuel and the adsorbent.

다음으로, 분리기(300)는 연소로(200)로부터 배출된 배가스 및 고체 입자들 중에 상기 고체 입자들을 분리시키기 위한 역할을 한다.Next, the separator 300 serves to separate the solid particles from the exhaust gas and the solid particles discharged from the combustion furnace 200.

상기 분리기(300)는 연소로(200)의 연결부(220)와 연통되도록 설치된다.The separator 300 is installed to communicate with the connection part 220 of the combustion furnace 200.

이에 따라 연소로(200)로부터 배출되는 배가스 및 고체 입자들은 상기 연결부(220)를 통해 분리기(300)로 공급된다.The exhaust gas and the solid particles discharged from the combustion furnace 200 are supplied to the separator 300 through the connecting portion 220.

상기 분리기(300)는 원심력을 이용하여 상기 연소로(200)로부터 배출되는 배가스 및 고체 입자들을 분리한다.The separator 300 separates the exhaust gas and the solid particles discharged from the combustion furnace 200 by centrifugal force.

상기 분리기(300)는 상부에 배출부(310)가 설치되고, 상기 배출부(310)는 터빈(미도시)와 연결되도록 구성될 수 있다.The separator 300 may have a discharge unit 310 installed at an upper portion thereof and the discharge unit 310 may be connected to a turbine (not shown).

즉, 연소로(200)를 거쳐 배출되는 배가스를 이용하여 터빈을 구동할 수 있는 것이다.That is, the turbine can be driven by using the exhaust gas discharged through the combustion furnace 200.

또한, 상기 분리기(300)에 의해 고체 입자들로부터 분리된 배가스는 상기 배출부(310)를 통해 배출된 후에 열 회수부(미도시)를 거쳐 상기 가스 터빈으로 공급될 수도 있다.The exhaust gas separated from the solid particles by the separator 300 may be discharged to the discharge unit 310 and then supplied to the gas turbine via a heat recovery unit (not shown).

이렇게 상기 분리기(300)를 통해 연소로(200)로부터 공급된 배가스 및 고체 입자들 중에서 배가스는 배출부(310)로 배출되고 고체 입자들은 분리기(300)의 하부로 이동되게 되는 것이다.Among the exhaust gas and the solid particles supplied from the combustion furnace 200 through the separator 300, the exhaust gas is discharged to the discharge portion 310 and the solid particles are moved to the lower portion of the separator 300.

다음으로, 리턴 덕트(400)는 상기 분리기(300)에서 배출되는 고체 입자들을 후술하는 열교환장치(500)로 보내기 위한 통로를 제공한다.Next, the return duct 400 provides a passage for sending the solid particles discharged from the separator 300 to the heat exchanger 500, which will be described later.

상기 리턴 덕트(400)는 분리기(300)의 하측에 설치되어 열교환장치(500)와 연통되도록 설치된다.The return duct 400 is installed on the lower side of the separator 300 and communicates with the heat exchanger 500.

즉, 분리기(300)를 통해 배가스 및 고체 입자들이 분리되고 난 후 고체 입자들은 분리기(300) 하측으로 이동되어 상기 리턴 덕트(400)를 통해 열교환장치(500)로 보내지게 되는 것이다.That is, after the flue gas and the solid particles are separated through the separator 300, the solid particles are moved to the lower side of the separator 300 and sent to the heat exchanger 500 through the return duct 400.

이때, 상기 리턴 덕트(400)로 유입되는 고체 입자들의 유입되는 양을 조절하기 위해 리턴 덕트(400)와 연통되도록 조절 덕트(450)가 더 설치될 수 있다.At this time, a regulating duct 450 may be further installed to communicate with the return duct 400 to regulate the amount of the solid particles introduced into the return duct 400.

즉, 분리기(300)를 통해 이동된 고체 입자들 중 일부는 조절 덕트(450)를 통해 바로 연소로(200)로 유입되도록 하고, 상기 조절 덕트(450)에는 별도의 밸브(미도시)를 설치하여 열교환장치(500)로 유입되는 고체 입자들의 양을 조절할 수 있게 되는 것이다.That is, some of the solid particles moved through the separator 300 may be directly introduced into the combustion furnace 200 through the control duct 450, and a separate valve (not shown) may be installed in the control duct 450 So that the amount of solid particles flowing into the heat exchanger 500 can be controlled.

다음으로, 열교환장치(500)는 상기 리턴 덕트(400)로부터 공급되는 고체 입자들로부터 열을 흡수하여 열 교환을 수행하는 역할을 한다.Next, the heat exchanger 500 absorbs heat from the solid particles supplied from the return duct 400 and performs heat exchange.

상기 열교환장치(500)는 크게, 열교환챔버(510), 열교환튜브(520), 열교환판(530), 배출라인(540)을 포함하여 구성된다.The heat exchange apparatus 500 mainly includes a heat exchange chamber 510, a heat exchange tube 520, a heat exchange plate 530, and a discharge line 540.

상기 열교환챔버(510)는 상기 리턴 덕트(400)와 연통되도록 설치된다.The heat exchange chamber 510 is installed to communicate with the return duct 400.

상기 열교환챔버(510)는 내부가 비어 있는 직방체 형태로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 상기 열 교환이 수행되는 공간을 제공할 수 있는 형태이면 다른 형태로 형성될 수도 있다.The heat exchange chamber 510 may be formed in a rectangular parallelepiped shape having an empty interior, but may be formed in any other form as long as it can provide a space in which the heat exchange is performed.

따라서, 열교환챔버(510) 내부에 공간이 마련되어 리턴 덕트(400)를 거쳐 공급되는 고체 입자들이 유입되게 된다.Accordingly, a space is provided in the heat exchange chamber 510 to allow the solid particles supplied through the return duct 400 to flow therein.

또한, 상기 열교환챔버(510) 내부에는 열교환튜브(520)가 배치된다.A heat exchange tube 520 is disposed in the heat exchange chamber 510.

상기 열교환튜브(520)는 열교환챔버(510)로 공급되는 고체 입자들로부터 열을 흡수하여 열 교환을 수행하기 위한 것이다.The heat exchange tubes 520 are for absorbing heat from the solid particles supplied to the heat exchange chamber 510 to perform heat exchange.

상기 열교환튜브(520)는 후술하는 열교환판(530)을 관통하도록 설치되거나 열교환챔버(510) 측벽에 고정되도록 설치될 수 있다.The heat exchange tube 520 may be installed to penetrate the heat exchange plate 530 or be fixed to a side wall of the heat exchange chamber 510.

따라서, 상기 열교환튜브(520)는 열교환챔버(510) 내부의 공간에 여러 형태로 배치될 수 있는 것이다.Therefore, the heat exchange tubes 520 may be arranged in various forms in the space inside the heat exchange chamber 510.

상기 열교환튜브(520) 내부에는 열교환 매체가 이동하게 되는데, 예컨대, 상기 열교환 매체는 물 또는 오일 등의 액체가 사용될 수 있다.The heat exchange medium moves within the heat exchange tube 520. For example, the heat exchange medium may be a liquid such as water or oil.

한편, 상기 열교환챔버(510) 내부에는 고체 입자들의 체류 시간을 늘리기 위해 열교환챔버(510) 내에 공간을 구획하여 설치되는 열교환판(530)이 설치된다.A heat exchange plate 530 is installed in the heat exchange chamber 510 to partition the space in the heat exchange chamber 510 to increase the residence time of the solid particles.

상기 열교환판(530)은 복수개의 격벽 형태로 일정 간격을 두고 설치된다.The heat exchange plate 530 is installed at a predetermined interval in the form of a plurality of partitions.

상기 열교환판(530)은 격벽 형태로 수직으로 설치되는데, 이때, 열교환판(530) 좌측과 우측에는 고체 입자들이 관통할 수 있는 관통홀(531)이 형성된다.The heat exchange plate 530 is vertically installed in the form of a partition wall. At this time, through holes 531 through which solid particles can pass are formed on the left and right sides of the heat exchange plate 530.

또한, 상기 관통홀(531)은 상부와 하부에 각각 위치를 달리하여 형성될 수도 있다.Further, the through holes 531 may be formed at different positions on the upper and lower sides.

또한, 상기 관통홀(531)은 좌, 우측으로 상부와 하부에 각각 형성될 수도 있다.The through holes 531 may be formed in the upper and lower portions, respectively, to the left and right.

즉, 상기 관통홀(531)을 좌, 우측 또는 상부와 하부로 위치를 달리하여 지그재그 형태로 형성하게 되는 것이다.That is, the through holes 531 are formed in a zigzag shape with left, right, or top and bottom positions being different.

이에 따라, 지그재그로 형성된 관통홀(531)에 의해 열교환챔버(510) 내부에 공급된 고체 입자들은 관통홀(531)을 관통하기 위해 열교환판(530)과 접촉되어 저항을 받게 되면서 열교환챔버(510) 내에서 고체 입자들이 체류할 수 있는 시간이 늘어나게 된다.The solid particles supplied into the heat exchange chamber 510 by the zigzag through holes 531 come into contact with the heat exchange plate 530 in order to penetrate the through holes 531 and the heat exchange chamber 510 The time for the solid particles to stay therein is increased.

고체 입자들이 열교환챔버(510) 내에서 오랜시간 체류하면 시간에 비례하여 열교환튜브(520)와 접촉할 수 있는 시간이 늘어나게 되고 열교환을 수행하기 용이해짐에 따라 효율성을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.When the solid particles stay in the heat exchange chamber 510 for a long time, the time for contacting the heat exchange tube 520 in proportion to time is increased, and heat exchange is facilitated, thereby improving the efficiency.

한편, 상기 열교환챔버(510)를 거쳐 배출되는 고체 입자들은 열교환챔버(510)에 설치된 배출라인(540)을 통해 배출된다.The solid particles discharged through the heat exchange chamber 510 are discharged through a discharge line 540 installed in the heat exchange chamber 510.

상기 배출라인(540)은 열교환챔버(510)에서 배출되는 고체 입자들을 연소로로 보내기 위한 경로를 제공한다.The discharge line 540 provides a path for sending the solid particles exiting the heat exchange chamber 510 to the furnace.

상기 배출라인(540) 일측은 리턴 덕트(400)의 반대측 부분의 열교환챔버(510)에 설치되고, 타측은 연소로(200)와 연통되도록 설치된다.One side of the discharge line 540 is installed in the heat exchange chamber 510 on the opposite side of the return duct 400 and the other side is installed to communicate with the combustion furnace 200.

즉, 열교환챔버(510)를 통해 열교환이 이루어진 고체 입자들은 열교환챔버(510)를 빠져나와 배출라인(540)으로 이동하고 다시 배출라인(540)을 거쳐 다시 연소로(200)로 보내지게 되는 것이다.That is, the solid particles that have undergone the heat exchange through the heat exchange chamber 510 pass through the heat exchange chamber 510 to the discharge line 540 and are sent to the combustion furnace 200 again through the discharge line 540 .

한편, 상기 열교환챔버(510)에는 열교환챔버(510) 내에 체류중인 고체 입자들이 더 빠른 속도로 열교환을 수행할 수 있도록 가스공급부(600)가 더 설치될 수 있다.Meanwhile, the gas supply unit 600 may be installed in the heat exchange chamber 510 so that the solid particles staying in the heat exchange chamber 510 can perform heat exchange at a higher rate.

상기 가스공급부(600)는 열교환챔버(510) 내부로 유동화가스를 공급하여 고체 입자들의 유동화를 도모하게 된다.The gas supply unit 600 supplies the fluidizing gas into the heat exchange chamber 510 to fluidize the solid particles.

이에 따라, 열교환챔버(510) 내부에서 이동하는 고체 입자들의 열교환 효율을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.Accordingly, the heat exchange efficiency of the solid particles moving in the heat exchange chamber 510 can be improved.

이하에서는 도 3 내지 도 4를 참조하여 상기 설명한 순환 유동층 보일러용 열교환장치 및 이를 포함하는 순환 유동층 보일러의 작용에 대하여 설명한다.Hereinafter, the operation of the heat exchanger for the circulating fluidized bed boiler and the circulating fluidized bed boiler including the same will be described with reference to FIG. 3 to FIG.

먼저, 연소로(200)의 연료공급부(210)를 통해 연소로(200) 내부 공간으로 화석 연료, 바이오매스 연료 등과 같은 고형 연료가 공급되어 연소가 이루어진다.First, a solid fuel such as a fossil fuel, a biomass fuel, or the like is supplied to the inner space of the combustion furnace 200 through the fuel supply unit 210 of the combustion furnace 200 to perform combustion.

그 다음 연소로(200)로부터 배출된 상기 가열된 공기 및 고온의 연소가스의 혼합물인 배가스는 연결부(220)을 통해 분리기(300)로 보내진다.The exhaust gas, which is a mixture of the heated air and the hot combustion gas discharged from the combustion furnace 200, is then sent to the separator 300 through the connecting portion 220.

그 다음 분리기(300)는 배가스로부터 고체 입자들을 분리하여 배가스는 배출부(310)로 보내져서 증기터빈을 구동시키고, 분리된 고체 입자들은 리턴 덕트(400)를 통해 열교환장치(500)로 보내진다.The separator 300 then separates the solid particles from the flue gas and the flue gas is sent to the outlet 310 to drive the steam turbine and the separated solid particles are sent to the heat exchanger 500 via the return duct 400 .

그 다음 고체 입자들은 열교환장치(500)의 열교환튜브(520) 및 열교환판(520)과 접촉되어 체류되면서 열교환이 이루어지고 배출라인(540)으로 배출된다.The solid particles are then contacted with the heat exchange tube 520 of the heat exchange apparatus 500 and the heat exchange plate 520 to be heat exchanged and discharged to the discharge line 540.

이때, 가스공급부(600)에 의해 고체 입자들의 유동화가 촉진되어 진행된다.At this time, the fluidization of the solid particles is promoted by the gas supply unit 600.

그 다음 배출라인(540)을 거쳐 다시 연소로(200)로 보내지면서 하나의 순환과정을 마치게 된다.And then sent to the combustion furnace 200 through the next discharge line 540 to complete one circulation process.

상기와 같은 순환과정을 반복적으로 진행하게 된다.The above-described circulation process is repeatedly performed.

상기 설명한 바와 같이, 순환 유동층 보일러용 열교환장치 및 이를 포함하는 순환 유동층 보일러는 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the heat exchanger for the circulating fluidized bed boiler and the circulating fluidized bed boiler including the heat exchanger have the following effects.

열교환장치(500)의 열교환챔버(510) 내에 설치되는 복수개로 구획된 열교환판(530)을 상부와 하부 또는 좌, 우 부분에 지그재그 형태로 관통홀(531)을 형성하여 고체 입자들이 저항없이 바로 통과되어 배출되지 않고 열교환판(530)과 접촉되면서 열교환챔버(510)를 통과할 수 있게 된다.A plurality of heat exchange plates 530 provided in the heat exchange chamber 510 of the heat exchange device 500 are formed in a zigzag shape in upper and lower portions or left and right portions to form solid through holes 531, And is allowed to pass through the heat exchange chamber 510 while being in contact with the heat exchange plate 530 without being discharged.

이에 따라, 고체 입자들은 열교환챔버(510) 내에서 체류하는 시간이 늘어나고 열교환튜브(520)와 접촉하는 시간이 늘어나면서 열교환 효율성을 향상시킬 수 있는 특징이 있는 것이다.Accordingly, the solid particles increase the time of staying in the heat exchange chamber 510 and increase the time of contact with the heat exchange tube 520, thereby improving heat exchange efficiency.

한편, 본 발명은 앞서 설명한 실시예로 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 것도 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것으로 보아야 한다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. .

100: 순환 유동층 보일러 200: 연소로
210: 연료공급부 220: 연결부
300: 분리기 310: 배출부
400: 리턴 덕트 450: 조절 덕트
500: 열교환장치 510: 열교환챔버
520: 열교환튜브 530: 열교환판
531: 관통홀 540: 배출라인
600: 가스공급부
100: Circulating fluidized bed boiler 200: Combustion furnace
210: fuel supply unit 220:
300: separator 310:
400: Return duct 450: Adjusting duct
500: Heat exchanger 510: Heat exchange chamber
520: Heat exchange tube 530: Heat exchange plate
531: Through hole 540: Discharge line
600: gas supply part

Claims (4)

연소로로부터 배출되는 배가스로부터 고체 입자들을 분리하기 위한 분리기에 연결되는 열교환챔버;
상기 열교환챔버에 설치되고, 상기 분리기에서 상기 열교환챔버로 공급되는 고체 입자들로부터 열을 흡수하여 열 교환을 수행하는 열교환튜브;
상기 열교환챔버에 설치되고, 고체 입자들의 체류시간을 늘리기 위해 열교환챔버 내에 공간을 구획하여 설치되는 열교환판;
상기 열교환챔버에서 배출되는 고체 입자들을 연소로로 보내기 위한 경로를 제공하는 배출라인;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 순환 유동층 보일러용 열교환장치.A heat exchange chamber connected to a separator for separating the solid particles from the flue gas discharged from the combustion furnace;
A heat exchange tube installed in the heat exchange chamber for absorbing heat from the solid particles supplied from the separator to the heat exchange chamber to perform heat exchange;
A heat exchange plate installed in the heat exchange chamber and partitioned by a space in the heat exchange chamber to increase the residence time of the solid particles;
And a discharge line for providing a path for sending the solid particles discharged from the heat exchange chamber to the combustion furnace. 제 1항에 있어서,
상기 열교환판은 고체 입자들이 관통하기 위한 관통홀이 좌측과 우측으로 연속적으로 반복되게 형성되어 고체 입자들이 지그재그로 이동하면서 열교환챔버를 빠져나갈 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 순환 유동층 보일러용 열교환장치.The method according to claim 1,
Wherein the heat exchange plate is formed so that a through hole for the solid particles to pass therethrough is continuously and repeatedly repeated to the left and the right so that the solid particles can move out of the heat exchange chamber while moving in zigzags. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 열교환판은 고체 입자들이 관통하기 위한 관통홀이 상부와 하부에 연속적으로 반복되게 형성되어 고체 입자들이 지그재그로 이동하면서 열교환챔버를 빠져나갈 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 순환 유동층 보일러용 열교환장치.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the heat exchange plate is formed so that a through hole for the solid particles to pass through is continuously and repeatedly formed on the upper and lower portions so that the solid particles move out of the heat exchange chamber while moving in zigzags. 유동화된 연료가 연소되는 연소로;
상기 연소로에 연결되고, 상기 유동화된 연료의 연소에 의해 발생되는 배가스로부터 고체 입자들을 분리하는 분리기;
상기 분리기에 연결되는 리턴 덕트; 및
상기 리턴 덕트로부터 공급되는 고체 입자들로부터 열을 흡수하여 열 교환을 수행하는 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 열교환장치;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 순환 유동층 보일러.A combustion furnace in which the fluidized fuel is burned;
A separator connected to the combustion furnace and separating the solid particles from the exhaust gas generated by the combustion of the fluidized fuel;
A return duct connected to the separator; And
The circulating fluidized bed boiler according to any one of claims 1 to 3, wherein heat exchange is performed by absorbing heat from the solid particles supplied from the return duct.
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WO2019098456A1 (en) * 2017-11-17 2019-05-23 한국전력공사 Circulating fluidized bed boiler
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KR20240105035A (en) 2022-12-28 2024-07-05 한국전력공사 Device For Collecting Ash Of Pipe Insertion Type

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