KR20180123002A - 유동층 열교환기 및 이에 대응하는 소각 장치 - Google Patents

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Abstract

연소기(C)로부터 유래된 고체의 흐름이 입구 개구(18)를 경유하여 열교환기(10)로 들어가고 열교환 영역(40)을 통과하며 출구 개구(48)를 경유하여 상기 열교환기(10)를 떠나도록, 서로 배치된 적어도 하나의 상기 입구 개구(18), 상기 열교환 영역(40) 및 적어도 하나의 상기 출구 개구(48)를 포함하는 유동층 열교환기로서, 상기 입구 개구(18)는 런너(20)의 상부에 배치되고, 상기 런너(20)는 상기 열교환기의 상부 섹션으로부터 상기 열교환기(10)의 바닥 섹션(16r)을 향하여 하방으로 연장하고 상기 바닥 섹션(16r)에 근접하여 종료하며, 이로써 상기 런너(20)를 통하여 상기 고체의 하방으로 향하는 흐름을 허용하고, 상기 런너(20)는 상기 바닥 섹션(16r)에 근접한 그 단부에서 개방되고, 이로써 상기 고체가 상기 런너(20)를 떠나서 적어도 하나의 열교환 영역(40)으로 흘러가도록 하는 적어도 하나의 통로(TR)를 제공하고, 상기 열교환 영역은 상기 런너(20)에 인접하여 배치되며 유동층 바닥(16c)이 제공되며, 상기 출구 개구(48)는 상기 열교환기(10)의 상부에 배치되고 상기 적어도 하나의 열교환 영역(40)으로부터 연장하는, 유동층 열교환기.

Description

유동층 열교환기 및 이에 대응하는 소각 장치
본 발명은 소각 장치의 관련 구성으로서 유동층 열교환기, 특히 소위 순환 유동층 장치(Circulating Fluidized Bed Apparatus, CFBA)에 관한 것이다. 이하에서, “상부”, “하부”, “수평”, “수직”, “내측” 등의 용어는 항상 열교환기 및/또는 CFBA 의 통상적인 사용위치를 지칭한다.
CFBA는 전형적으로는, 이하에서 연소기로 지칭되는 연소기, 소각 반응기, 보일러, 기화장치, 증기 발생기 등으로서 설계되는 순환 유동층 반응기를 포함한다.
연소기 벽은 물이 흐르는 튜브로 이루어지며, 튜브는 서로 직접적으로 용접되어 벽 구조를 제공하거나 또는 평행하게 연장하는 튜브 섹션 사이에 핀/리브를 구비한다.
석탄, 목재 등과 같은 화석 연료의 대부분은 황 및/또는 유해한 물질을 포함하므로, 연소기를 떠나는 가스를 적절한 방식으로 정화하는 것이 필요하다.
전형적으로 연소기는 그 상부 단부에 적어도 하나의 출구 포트를 구비하는데, 출구 포트는 반응기로부터 배출되는 (이하에서 고체 또는 재라고 불리우는) 가스와 고체 입체의 혼합물을 적어도 하나의 관련된 분리기로 흐르게끔 한다.
분리기는 연료 가스와 고체를 분리시키는 역할을 한다. 그 후, 분리된 연료가스와 고체는 별개로 처리된다. 고체는 연소기로 직접 복귀하거나 및/또는 중간 열교환기로 공급되는데 특히, 유동층 열교환기(Fluidized Bed Heat Exchanger, FBHE)의 대응하는 입구 개구를 경유하여 적어도 하나의 유동층 열교환기(FBHE)로 공급된다.
분리기로부터 FBHE 및/또는 연소기로의 경로를 따르는 사이펀은 각각, 분리기와 연소기의 사이 또는 분리기와 FBHE 사이의 압력(필드) 분리(decoupling)를 허용한다.
적어도 하나의 FBHE는 발전을 위하여 고체(입자성 물질)에 의해 제공되는 열을 사용하여, 예를 들면 연전달 매체로서 튜브를 경유하여 FBHE를 통하여 터빈 등으로 전달되는, 증기 또는 물을 가열하거나 이들의 압력을 증가시킨다.
FBHE는, 고체의 적어도 일부분이 FBHE에서 나와서 연소기로 돌아가는 복귀 수단이라고도 불리우는, 적어도 하나의 출구 개구를 구비한다.
이러한 CFBA의 일반적인 설계와 그 구성은 EP 495296 A2에 개시되어 있다.
FBHA의 전형적인 전기 용량 범위는 약 50 내지 600 MW이고, 연소기는 높이가 30-60m이고, 폭은 13-40m이며 깊이는 15-40m이다. FBHA의 전형적인 크기는 높이 3-8m, 폭 3-8m, 깊이 3-8m이다.
(재 냉각기(ash cooler)라고도 불리우는) FBHE를 포함하는 이러한 CFBA의 총체적인 기능성과 신뢰성은, 오랜 기간 동안 성공적이라고 입증되었으며, 향상에 대한 지속적인 요구가 있어왔다.
이러한 기술적 배경에 따라, 본 발명의 목적은 건설, 유지, 보수, 효율 및/또는 (플러깅(plugging) 방지) 고체 흐름에 있어서 최적성을 제공하는 FBHE를 CFBA의 분리기와 연소기 사이에 설치하기 위한 것이다.
이러한 유형의 유동층 열교환기의 일반적인 공정 엔지니어링은 대략 다음 사항을 포함한다:
- 입구 개구를 경유하여 고체를 공급하는 것,
- 열교환의 바닥 영역에 있는 대응하는 노즐을 경유하여, 압력 하에 유입된 공기에 의해 고체를 유동화(fluidizing)하는 것,
- 고체 내에 저장된 에너지(열)를, 열교환기에 배치된 열전달수단 (특히 물과 증기 같은 열전달 유체가 통과하여 흐르는 튜브)을 경유하여, 유체로 전달하는 것,
- 대응하는 출구 개구를 경유하여 열교환기로부터 고체를 빼내는 것.
본 발명은, 열교환 영역 내에서의 플러깅을 방지하면서 열교환기 내에서의 연속적인 고체의 흐름을 허용하여 연속적으로 고체를 추출하도록, 열교환기의 열교환 영역으로의 고체의 공급/이송을 최적화함으로써 열교환 챔버 내에서의 열전달을 향상시킨다는 기술적 사상에 기초한다.
이와 관련하여 (EP 495296 A2에 개시된 바와 같이) 열교환기의 바닥 단부에서 열교환기로 고체를 도입하는 것은 불리하며, 고체를 공급하기 위해 추가적인 전력이 필요하다는 것을 알게 되었다.
만일 열교환기 영역의 상부 단부에 있는 입구 개구를 경유하여 열교환기로 고체가 이송되면, 고체의 시작된 역류와 열교환 영역의 바닥 영역에 의해 유입된 공기가 열교환 영역 내에서 고체의 불균일한 분포를 초래하게 되고, 이에 대응하여 열전달 효율의 손실을 초래한다는 사실을 알게 되었다.
이러한 문제점은, 고체를 열교환기의 상부 단부에 있는 입구 개구로부터 열교환기의 바닥 영역을 향하여 하방으로 가이드하는, 특별한 공급 채널(런너(runner))을 특징으로 하는 설계에 의해 방지될 수 있는데, 고체가 런너의 하부 단부에서 런너를 떠나기 전에 공기는 런너 내에서 흐르는 고체의 흐름으로 유입되지 않게 된다. 따라서, 런너를 따르는 고체의 흐름 방향은 런너 내에서의 역류 없이 실질적으로 하방으로 향하게 된다.
런너의 출구 단부는 열교환기의 바닥에 근접하고, 열교환기의 관련된(인접한) 열전달 영역으로 고체를 이송하는 것을 허용한다.
이러한 열전달 영역은, 고체의 유동화(fluidization)를 허용하는 유동층 바닥 (노즐 바닥, 쇠살대(grate)); 열전달 영역에 배치된 열전달 수단으로의 최적화된 열전달; 및 열교환기로부터 고체를 추출하는 수단을 구비한 종래의 방식으로 구성될 수 있다. 런너 내에 있는 고체의 흐름 방향과는 반대로, 열전달 영역에 있는 고체의 주된 흐름 방향은 열전달 영역의 유동층 바닥에 의해 야기되는 유동화 효과에도 불구하고 실질적인 역류 없이 상방으로 향하게 된다.
가장 일반적인 실시예에서 본 발명은, 연소기로부터 유래된 고체의 흐름이 입구 개구를 경유하여 열교환기로 들어가고 열교환 영역을 통과하며 출구 개구를 경유하여 상기 열교환기를 떠나도록, 서로 배치된 적어도 하나의 상기 입구 개구, 상기 열교환 영역 및 적어도 하나의 상기 출구 개구를 포함하는 유동층 열교환기로서, 상기 입구 개구는 런너의 상부에 배치되고, 상기 런너는 상기 열교환기의 상부 섹션으로부터 상기 열교환기의 바닥 섹션을 향하여 하방으로 연장하고 상기 바닥 섹션에 근접하여 종료하며, 이로써 상기 런너를 통하여 상기 고체의 하방으로 향하는 흐름을 허용하고, 상기 런너는 상기 바닥 섹션에 근접한 그 단부에서 개방되고, 이로써 상기 고체가 상기 런너를 떠나서 적어도 하나의 열교환 영역으로 흘러가도록 하는 적어도 하나의 통로를 제공하고, 상기 열교환 영역은 상기 런너에 인접하여 배치되며 유동층 바닥이 제공되며, 상기 출구 개구는 상기 열교환기의 상부에 배치되고 상기 적어도 하나의 열교환 영역으로부터 연장하는, 유동층 열교환기를 제공한다.
열교환기의 외측 형상이 중요하지는 않을지라도, 네 개의 수직 외부 벽, 수평(하부) 바닥 및 수평(상부) 천정을 구비한 (입방체의) 박스-형상 장치가 바람직한 설계이며, 이하에서 이러한 구성이 개시되지만, 이러한 구성이 본 발명의 범위를 제한하지는 않는다.
따라서, 입구 개구는 천장에 배치될 수 있는 반면, 출구 개구는 전형적으로는 열교환 영역의 수직 벽에 배치된다. 상기 출구 개구는 출구 채널의 일부분이며, 상기 출구 채널은 상기 열교환 영역으로부터 상기 런너를 통하여 상기 열교환기의 외측 벽에 있는 구멍으로 연장한다. 이것은 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이 고체의 흐름에 루프(loop) 형상을 부여한다.
열교환기의 상부 단부에 있는 입구 개구를 특징으로 하는 실시예에서, 출구 채널과 상기 출구 개구는 상기 입구 개구보다 낮은 높이에 배치된다. 이러한 구성은 열교환기 내에서 고체의 총체적인 흐름 거동을 최적화한다.
매우 컴팩트한 설계는, 상기 열교환기의 외측 수직 벽이 상기 런너의 외측 벽을 구성하는 열교환기를 제공한다. 즉, 런너는 외측 수직 벽의 하나에 평행하게 연장하는 반면, 대향하는 벽은 열교환기의 대향하는 벽 섹션 사이에서 연장한다. 이러한 설계는, 예를 들면 2:1 내지 8:1의 비율로 길이가 폭보다 큰 수평 단면을 구비한 런너를 구성하도록 한다.
유사한 실시예에서, 상기 열교환기의 세 개의 외측 수직 벽이 상기 런너의 세 개의 외측 벽을 구성하고, 상기 런너의 네 번째 벽은 상기 열교환기의 두 개의 대향하는 외측 수직 벽 사이에서 연장하는 격벽에 의해 제공된다.
상기 열교환 영역은 복수의 열교환 튜브를 포함하며, 상기 열교환 튜브는 인접한 열교환 튜브 사이에 챔버 같은 칸을 제공하도록 서로 이격되어 배치된다. 튜브와 열교환 챔버 내에서의 튜브의 배향은 공기기술에 속한다. 예를 들면, 하나 이상의 상기 열교환 튜브가 벽 같은 패턴으로 배치되거나 및/또는 상기 열교환기의 외측 벽에 장착된다.
열교환기의 새로운 구조는 열교환 수단과 관련하여 더욱 개선된 사항을 허용한다. 만일 하나 이상의 상기 열교환 튜브가 상기 열교환기의 외측 벽의, 별개로 되며 분리가능한 섹션에 장착된다면, 하나의 바람직한 구성이 성취될 수 있다. 이것은 열교환기의 외측 벽 부분의 해체를 허용하고 따라서, 교체 또는 유지보수 등의 목적을 위해 열교환 영역 바깥으로 열전달 수단을 끌어당기는 것을 허용한다.
동시에, 열교환 수단의 부착이 훨씬 용이해진다.
상술한 열전달 수단의 분리가능한 구성으로부터 도출되는 또 다른 이점은, 열교환 수단을 부착하기 위해 측벽에 인접한 가능 큰 공간을 제공하는 열교환기의 외측 수직 벽의 일부분을 선택할 수 있다는 점이다. 수많은 공장에서, 그것은 연소기 벽으로부터 이격되어 평행하게 배치되는 벽일 것이다. 이것은 특히, 열교환기가 연소기와 공통의 벽을 구비하는 구성에서 특히 그러하다. 열전달 튜브는 벽-같은 패턴으로 서로 이격되어 배치되고 연소기 벽에 수직으로 연장한다.
만일, 하나 이상의 상기 열교환 튜브가 상기 열교환기의 수직 외측 벽의, 별개로 되며 분리가능한 섹션에 장착되고, 특히 수직 외측 벽이 상기 외측 벽에 대향하여 연장하면, 유사한 배치가 얻어 질 수 있다
소위 “벽 같은 패턴”(이것은 예를 들면, 튜브의 구불구불한 프로파일로 실현될 수 있다)으로 배치될지라도, 열전달 수단은 예를 들면 인접한 튜브 섹션 사이에 제공되는 공간을 통하여 이들 “열교환 벽”을 통해 고체의 상당한 양이 통과하도록 허용한다. 열교환기의 출구 개구를, 이들 벽 같은 열교환기에 평행하게 연장하는 벽 섹션에 배치하는 것도 가능하다.
이미 상술한 바와 같이 열교환기는, 상기 고체의 흐름이 상기 열교환 영역으로 들어갈 때, 상기 고체의 흐름을 상기 런너 내에서 대부분 수직 하방으로 향하는 방향으로부터 대부분 수평 방향으로 향하게 하는 배플을 상기 런너의 하류 단부에 포함한다. 배플은, 열교환기의 외부 벽의 대응하는 형상에 의해 제 자리에 형성되는 밸개로 된 구조일 수 있다.
상술한 열교환기는 전형적으로는 상부 단부에 적어도 하나의 출구 포트를 구비하는 화석 연료 직화식 연소기로서 상기 출구 포트가 상기 연소기로부터 배출되는 가스와 고체의 혼합물로 하여금 적어도 하나의 관련된 분리기로 흘러들어가도록 하여 상기 가스로부터 상기 고체를 분리하는, 상기 연소기 및 상기 분리기로부터의 상기 분리된 고체의 적어도 일부분을 적어도 하나의 유동층 열교환기로 이송하는 수단을 포함하며, 출구 개구를 포함하는 상기 열교환기의 상기 외측 벽은 외측 연소기-벽과 공통의 벽일 수 있다. 상기 공통의 벽은 상기 런너의 외측벽이다.
본 발명의 구성은 청구범위와 본 출원서의 다른 문서에서 개시된다.
런너는 열교환기의 일부로서 중요한 구성이며, 고체의 하방으로 향하는 흐름을 허용한다. 이것은 열교환기의 상부 단부에 있는 입구 개구가, 특히 열교환기의 천정에 근접하여 있거나 천정에 있게 되어서, 열교환기의 위에 배치되는 관련된 분리기와 근접한 거리에 있게 되는 이점을 제공한다. 재료의 흐름은 중력에 의해 영향을 받게 되므로, 재료의 흐름이 외력을 전혀 필요로 하지 않거나 약간만 필요로 하게 된다.
고체는 런너의 내부에서 어떠한 실질적인 외력 없이 특히 어떠한 공기의 공급도 없이 흐를 수 있고 또한 런너의 공간 내에는 열전달 수단이 없으므로, 고체의 흐름은 용이하고도 효율적으로 제어될 수 있다. 런너 공간을 따라서 어떠한 역류도 방지될 수 있다.
이러한 설계는 런러를 따라 이를 통하여 흐르는 고체의 흐름을 분쇄하는(풀어주는) 수단을 배제하지는 않는다. 이러한 수단은 런너를 통한 고체의 주된 흐름 방향에 영향을 미치지 않는, 런너 벽 또는 런너 공간에 배치된 기계적 혼합수단, 진동 또는 맥동 수단, 런너 공간 내에 있는 나선형 컨베이어 또는 고체의 흐름에 공기 버블을 불어 넣는 공기 노즐일 수 있다.
열전달 영역과 런너는 나란히 배치되고, 공통의 벽과 함께 컴팩트한 설계를 성취한다.
전이 영역의 유형은, 열교환기의 인접한 열교환 영역으로 연장하는 공급 채널(런너)의 하부 단부 아래에 배치된다. 고체의 흐름을 상방으로 푸쉬하는 동시에 고체를 유동화하는, 열교환 영역의 유동층의 영향하에 고체가 놓이기 전에, 이러한 전이 영역을 따라서 재료의 흐름이 (실질적으로 수직 하방으로 향하는 이동으로부터 실질적으로 수평 흐름으로) 실질적으로 90도 선회한다. 공기와 고체 사이에 어떠한 역류도 방지되는 방식으로 열교환 영역이 설계되는 것이 중요하다.
런너로부터 열교환 영역 배플로 고체의 부드러운 이동을 허용하도록, 특히, 곡선의 배플이 전이 영역 내에 제공되어 설치된다.
이제, 매우 개략적인 방식으로 도시된 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.
도 1은 열교환기의 제1 실시예의 수직 단면도이다.
도 2는 열교환의 제1 실시에의 수평 단면도이다.
도 3은 열교환기의 제2 실시예의 수직 단면도이다.
도 4는 열교환기의 제2 실시에의 수평 단면도이다.
도면에서, 동일한 구성 부분 또는 동일 유사한 기능의 구성 부분은 동일한 참조번호로 표시된다.
도 1은 상술한 유형의 순환 유동층 장치에 사용되는 순환 유동층 열교환기(10)를 도시한다. 열교환기는 천정 (상부 벽, 12), 네 개의 수직 외측 벽(14a, 14b, 14c, 14d) 및 하부 바닥(16)의 여섯 개 외측 벽을 구비한 박스 형상이다.
네 개의 수직 측벽(14a, 14b, 14c, 14d)의 하나, 즉, 도 1에서 좌측에 도시된 벽(14a)은 관련된 연소기(C)의 외측 벽(CW)의 일부분이다.
연소기 벽(CW)에 근접하여, 천정(12)은 (도시되지는 않았으나, 종래기술로서 알려진) 관련된 분리기로부터 유래하는 고체(재)의 흐름을 위한 입구 개구(18)를 제공한다. 입구 개구(18)에 있는 흐름 방향은 화살표(I)로 표시된다. 입구 개구(18)는 소위 런너(20)가 뒤 따르는데, 런너는 열교환기의 바닥(16)으로부터 이격되어 런너의 단부까지 고체가 하방으로 흐르는 채널이다. 전형적으로 고체 흐름은 런너(20)를 통하여 흘러가는 중에 자유 흐름(free-flow) 성질을 가진다.
런너(20)의 이러한 개방 하부 단부가 벽(14a)에 평행하게 연장하는 짧은 내측 벽(22)에 의해 제공되는 반면, 런너(20)의 측벽은 벽(14a)에 인접한 섹션인 두 개의 수직 벽(14b, 14d)에 대응하는 섹션에 의해 제공된다.
외측 벽(14a, 14b, 22, 14d)이 열전달 벽으로 설계될 수 있을지라도, 이 채널(런너(20))은 어떠한 열전달 수단도 없다.
또한, 공기가 런너(20)를 지나가는 고체의 흐름에는 공급되지 않는 것이 중요하고 이러한 실시예는 런너(20) 아래의 일부분에서 비(non)-유동층 바닥 섹션(16r)에 의해 특징지워진다. 그럼에도 불구하고, 적절하다면 (어떠한 막힘 효과도 방지하도록) 고체 흐름을 분쇄하는 진동기 같은 수단이 런너 섹션을 따라서 또는 런너 섹션 내에 배치된다.
화살표(U)로 표시되는 고체 흐름이 내측 벽(22)의 하부 단부(22e)와 바닥(16)사이의 갭을 지나갈 때, 전이 영역에서 고체는 (런너(20)를 따라서) 실질적으로 수직 하방 이동으로부터 실질적으로 수평 흐름으로 향하게 되므로, 런너(20)와 바닥 섹션(16r) 사이의 공간은 전이 영역(TR)이라고 지칭된다.
갭(전달 통로) 이후에 연장하는 바닥(16)의 부분은 종래의 유동층 바닥으로서 설계되고, 참조번호 16c로 표시한다. 유동층 바닥은 종래 기술이므로, 여기서는 더 상세하게 설명하지는 않는다. 이러한 바닥의 주된 목적은 공기 또는 가스가 바닥을 통과하여 열교환기(10)의 열전달 영역(40)이 되는 바닥(16c) 위의 공간으로 들어가도록 하는 것이다. 전형적으로는 도면에 화살표(A)로 표시된 대응하는 노즐을 경유하여 공기가 공급된다.
도 2에 가장 잘 보이는 바와 같이, 열전달 유체로서 물 또는 증기가 통과하여 흐르는 튜브인, 복수의 벽 같은 열전달 튜브(42a 내지 42e)는 열전달 영역(40) 내에 배치된다. 각각의 “열전달 벽”은 하나의 열전달 튜브(42a)에 대해 여섯 개의 루프(42t)에 의해 도 1에 표시된, 대응하는 튜브의 구블구불한 런(run)에 특징이 있는데, 인접한 튜브 섹션 사이에 이격되어 고체가“벽”을 통과하게 한다. 각각의 튜브(42a 내지 42e)는 열교환기(10)의 돌출 벽(14c)에 장착되고 중앙 공급 라인(43)의 단부에서 유체 연결된다.
튜브(42a 내지 42e)는 서로 이격되어 배치되므로 챔버 같은 칸(45)은 인접한 튜브(42a,42b; 42b,42c; 42c,42d; 42d,42e)사이에 배치된다.
각각의 튜브(벽)(42a 내지 42e)은 어느 때라도 개별적인 교체가 가능하도록, 열교환기(10)의 외측 수직 벽(14c)에 장착된다. 이러한 목적으로, 각각의 열전달 튜브(42a 내지 42e)에 대해 대응하는 장착 섹션은 벽(14c)의 분리가능한 일부분이며, 참조번호 44로 표시된다. 이것은 어느 때라도 개별적으로 또는 그룹으로 튜브(42a 내지 42e)에 부착하거나 또는 제거하는 것을 허용한다. 바람직한 장착과 제거 경로는 도 2에 화살표(M)으로 표시된다.
이것은 이 실시예에서 고체가 출구 채널(46)에 의해 열전달 영역(40)을 떠나는 방향과 동일한 방향이며, 출구 채널은 내측 벽(22)에 있는 출구 개구(48)로부터 런너(20)를 통하여 외측 벽(14a)에 있는 구멍(47)까지 연장한다. 이 실시예에서, 채널(46)은 출구 개구(48)와 구멍(47) 사이에서 약간 하방으로 경사진 방식으로 연장하고, 별개로 된 두 개의 출구 채널(46)은 서로 이격되어 배치되며, 따라서 두 개의 출구 개구(48)와 두 개의 구멍(47)이 제공된다.
출구 개구(48)(화살표 O)를 경유하여 열교환기 영역(40)을 떠나는 고체는, 연소기(C)로 리싸이클 된다.
새로운 열교환기는 점선 L로 도 1에 표시한 루프를 고체가 형성하도록 강제한다.
예를 들면 외측 벽(14b, 14c, 14d)의 어느 하나에 있는 하나 이상의 출구 개구에 의해 고체의 다른 부분을 개별적으로 추출하는 것도 본 발명의 범위에 속한다.
도 3, 도 4의 실시예는 도 1, 도 2의 실시예와 유사하다. 따라서 차이점에 대하여만 이하에서 설명한다.
각각 원형의 단면을 구비하는 두 개의 출구 개구(48) 대신에, 도 3, 도 4의 열교환기는 단지 하나의 슬롯 같은 출구 개구(48)를 가지는데, 출구 개구는 벽(14b)의 하나 즉, 열교환기의 외측 벽의 상부에 배치되고, 반면에 도 1, 2의 출구 개구(48)는 열교환 영역(40)의 외측 벽인 격벽(22)에 배치된다.
벽(12b)은 연소기 벽(CW)과 공통의 벽이다. 환언하면, 도 1, 도 2의 실시예와 비교하면 도 3, 도 4의 열교환기(10)는 도시된 위치로 90o 만큼 회전된다.
또한, 화살표 U로 표시된, 수직으로부터 수평으로의 부드러운 고체 흐름의 전이를 허용하도록, 벽(14a)의 내측면의 하부 단부에 곡선의 배블(20b)이 배치된 것이 특징적인 구성이다.
10: 열교환기 16r: 바닥 섹션
16c: 유동층 바닥 18: 입구 개구
20: 런너 40: 열교환 영역
48: 출구 개구

Claims (15)

  1. 연소기(C)로부터 유래된 고체의 흐름이 입구 개구(18)를 경유하여 열교환기(10)로 들어가고 열교환 영역(40)을 통과하며 출구 개구(48)를 경유하여 상기 열교환기(10)를 떠나도록, 서로 배치된 적어도 하나의 상기 입구 개구(18), 상기 열교환 영역(40) 및 적어도 하나의 상기 출구 개구(48)를 포함하는 유동층 열교환기로서,
    a) 상기 입구 개구(18)는 런너(20)의 상부에 배치되고,
    b) 상기 런너(20)는 상기 열교환기의 상부 섹션으로부터 상기 열교환기(10)의 바닥 섹션(16r)을 향하여 하방으로 연장하고 상기 바닥 섹션(16r)에 근접하여 종료하며, 이로써 상기 런너(20)를 통하여 상기 고체의 하방으로 향하는 흐름을 허용하고,
    c) 상기 런너(20)는 상기 바닥 섹션(16r)에 근접한 그 단부에서 개방되고, 이로써 상기 고체가 상기 런너(20)를 떠나서 적어도 하나의 열교환 영역(40)으로 흘러가도록 하는 적어도 하나의 통로(TR)를 제공하고, 상기 열교환 영역은 상기 런너(20)에 인접하여 배치되며 유동층 바닥(16c)이 제공되며,
    d) 상기 출구 개구(48)는 상기 열교환기(10)의 상부에 배치되고 상기 적어도 하나의 열교환 영역(40)으로부터 연장하는,
    유동층 열교환기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 출구 개구(48)는 상기 열교환 영역(40)의 외측 수직 벽(12b)에 배치되는,
    유동층 열교환기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 출구 개구(48)는 출구 채널(46)의 일부분이며, 상기 출구 채널(46)은 상기 열교환 영역(40)으로부터 상기 런너(20)를 통하여 상기 열교환기(10)의 외측 벽(14a)에 있는 구멍(47)으로 연장하는,
    유동층 열교환기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 출구 개구(48)는 상기 입구 개구(18)보다 낮은 높이에 배치되는,
    유동층 열교환기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 열교환기(10)의 외측 수직 벽(14a)은 상기 런너(20)의 외측 벽을 구성하는,
    유동층 열교환기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 열교환기(10)의 세 개의 외측 수직 벽(14a, 14b, 14d)이 상기 런너(20)의 세 개의 외측 벽을 구성하고, 상기 런너(20)의 네 번째 벽은 상기 열교환기(10)의 두 개의 대향하는 외측 수직 벽(14b, 14d) 사이에서 연장하는 격벽(22)에 의해 제공되는,
    유동층 열교환기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 열교환 영역(40)은 복수의 열교환 튜브(42a 내지 42e)를 포함하며, 상기 열교환 튜브는 인접한 열교환 튜브(42a 내지 42e) 사이에 챔버 같은 칸(45)을 제공하도록 서로 이격되어 배치된,
    유동층 열교환기.
  8. 제7항에 있어서,
    하나 이상의 상기 열교환 튜브(42a 내지 42e)가 벽 같은 패턴으로 배치된,
    유동층 열교환기.
  9. 제7항에 있어서,
    하나 이상의 상기 열교환 튜브(42a 내지 42e)가 상기 열교환기(10)의 외측 벽(14c)에 장착된,
    유동층 열교환기.
  10. 제7항에 있어서,
    하나 이상의 상기 열교환 튜브(42a 내지 42e)가 상기 열교환기(10)의 외측 벽(14c)의, 별개로 되며 분리가능한 섹션(44)에 장착된,
    유동층 열교환기.
  11. 제7항에 있어서,
    하나 이상의 상기 열교환 튜브(42a 내지 42e)가 상기 열교환기(10)의 수직 외측 벽(12c)의, 별개로 되며 분리가능한 섹션(44)에 장착되고,
    상기 열교환기는 상기 런너(20)의 일부분인 상기 외측 벽(14a)에 대향하여 연장하는 상기 수직 외측 벽(14c)을 포함하는,
    유동층 열교환기.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 런너(20)에는 열교환 튜브가 없는,
    유동층 열교환기.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 고체의 흐름이 상기 열교환 영역(40)으로 들어갈 때, 상기 고체의 흐름을 상기 런너(20) 내에서 대부분 수직 하방으로 향하는 방향으로부터 대부분 수평 방향으로 향하게 하는 배플(20b)을 상기 런너(20)의 하류 단부에 포함하는,
    유동층 열교환기.
  14. 상부 단부에 적어도 하나의 출구 포트를 구비하는 화석 연료 직화식 연소기(C)로서 상기 출구 포트가 상기 연소기(C)로부터 배출되는 가스와 고체의 혼합물로 하여금 적어도 하나의 관련된 분리기로 흘러들어가도록 하여 상기 가스로부터 상기 고체를 분리하는, 상기 연소기(C) 및
    상기 분리기로부터의 상기 분리된 고체의 적어도 일부분을 제1항에 기재된 적어도 하나의 유동층 열교환기(10)로 이송하는 수단을 포함하며,
    상기 고체가 통과하여 상기 열교환기(10)를 떠나는 상기 열교환기(10)의 상기 외측 벽(14a)은 외측 연소기-벽(CW)과 공통의 벽인,
    소각 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 공통의 벽(CW)은 상기 런너(20)의 외측벽인,
    소각 장치.
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