KR20190069189A - Pressurized oxygen fuel combustion system capable of flue gas treatment and latent heat recovery - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 가압 순산소 연소 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 가압 순산소 연소시 발생한 배가스를 유체에 직접 응축하여 배가스 내의 수분 및 잠열을 회수하고, NOx, SOx 등의 유해 물질을 제거할 수 있는 배가스 처리 및 잠열 회수가 가능한 가압 순산소 연소 시스템에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a pressurized pure oxyfuel combustion system capable of directly recovering moisture and latent heat in an exhaust gas by condensing exhaust gas generated by pressurized pure oxygen combustion with a fluid to remove harmful substances such as NOx and SOx To a pressurized oxyfuel combustion system capable of flue gas treatment and latent heat recovery.
최근 미세먼지로 인해 발생하는 여러 문제들이 이슈화되며, 주요 원인 중 하나로 지적되는 노후화된 석탄 화력 발전소의 가동을 중단하는 등 미세먼지 발생을 억제하기 위한 조치가 활발히 진행되고 있다.Recently, various problems arising due to fine dust have been issued, and measures for suppressing the generation of fine dust have been actively carried out, such as stopping the operation of an aged coal-fired power plant, which is one of the main causes.
그 중에서도 석탄 화력 발전소 운용시 미세먼지의 생성을 억제하기 위해, 미세먼지 생성의 전구 물질인 NOx, SOx를 배가스에서 제거하기 위한 연구가 활발히 진행 중이다.Particularly, in order to suppress the generation of fine dust when the coal-fired power plant is operated, researches for removing NOx and SOx, which are precursors of fine dust generation, from exhaust gas are actively underway.
NOx는 공기 중의 질소 및 연료 내의 질소 성분이 연소로 인해 산화되어 생성되고, SOx는 연료 내의 황 성분이 연소로 인해 산화되어 생성되는 것이 일반적이다.NOx is generated by oxidizing nitrogen in the air and nitrogen components in the fuel due to combustion, and SOx is generated by oxidizing sulfur components in the fuel due to combustion.
따라서, 연소 후 발생하는 배가스에는 NOx 및 SOx가 다량 함유되어 있으므로 그대로 대기 중에 배출될 경우, 대기 오염 및 미세먼지 발생을 유발할 수 있으므로 이를 제거하는 것이 필수적이다.Therefore, since exhaust gas generated after combustion contains a large amount of NOx and SOx, it is essential to remove air as it may cause air pollution and fine dust if it is discharged into the atmosphere.
한국등록특허문헌 제10-1349493호는 버너에 고순도의 산소를 공급하고, 배가스 내에 포함된 이산화탄소를 포집하여 저장할 수 있는 순산소 연소식 기화장치를 개시한다.Korean Patent Publication No. 10-1349493 discloses a pure oxygen combustion type vaporizer capable of supplying high-purity oxygen to a burner and collecting and storing carbon dioxide contained in the exhaust gas.
다만, 이러한 유형의 기화장치는 배가스 내에 포함된 이산화탄소만을 제거할 수 있으므로, NOx 및 SOx로 인해 발생되는 미세먼지 및 대기오염 발생 억제에는 한계가 있다.However, since this type of vaporizer can remove only the carbon dioxide contained in the exhaust gas, there is a limitation in suppressing the generation of fine dust and air pollution caused by NOx and SOx.
한국등록특허문헌 제10-1697705호는 배기가스에 포함되어 있는 잠열 및 수분을 회수하여 백연을 저감하고, 동시에 배가스 내에 포함되어 있는 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있는 배기가스의 폐열 회수 및 백연 저감 장치를 개시한다.Korean Patent Publication No. 10-1697705 discloses a method for recovering latent heat and moisture contained in an exhaust gas to reduce white smoke and simultaneously recovering waste heat of an exhaust gas and a white smoke reducing device .
그런데, 이러한 유형의 기화장치는 흡습성 염류용액 노즐(112)을 통해 흡습성 염류용액을 분사하는 방식이므로, 배기가스의 모든 곳에 흡습성 염류용액이 분사되지 못하는 경우 백연 저감의 효과가 감소할 수 있다는 문제가 있다.However, since this type of vaporizer is a method of spraying the hygroscopic salt solution through the hygroscopic salt solution nozzle 112, if the hygroscopic salt solution can not be sprayed to every place of the exhaust gas, the effect of reducing the white smoke may be reduced have.
따라서 본 발명의 목적은, 가압 순산소 연소시 발생하는 배가스 내의 수분 응축을 통해 잠열을 회수하고, SOx 및 NOx를 효과적으로 제거함 동시에, SOx 및 NOx가 응축된 유체를 이용하여 가압 순산소 연소기 내의 온도를 제어할 수 있는 가압 순산소 연소 시스템을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a method and apparatus for recovering latent heat through moisture condensation in exhaust gas generated during pressurized pure oxygen combustion, effectively removing SOx and NOx, The present invention provides a pressurized pure oxyfuel combustion system capable of controlling the pressurized oxygen.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 가압 순산소 연소기(100); 상기 가압 순산소 연소기(100)에 배가스가 소통 가능하게 연결되고, 내부에 유체가 수용되는 유체 저장부(200); 상기 유체 저장부(200)의 내측에 위치하는 예열기(300); 및 상기 유체 저장부(200)의 내측에 위치하는 배가스 유로부(400)를 포함하며, 상기 배가스 유로부(400)는, 일 측에 상기 유체 저장부(200)의 외측과 유체 소통 가능하게 형성되는 배가스 유입구(410)를 포함하는 가압 순산소 연소 시스템을 제공한다.To achieve the above object, the present invention provides a pressurized oxyfuel burner (100); A
또한, 상기 배가스 유로부(400)는, 판 형상의 몸체부(420); 및 상기 몸체부(420)에 관통 형성되는 복수의 배가스 토출부(430)를 포함할 수 있다.In addition, the flue
또한, 상기 배가스 유로부(400)는 상기 예열기(300)의 하측에 위치되며, 상기 배가스 유입구(410)를 통해 유입된 배가스는 상기 배가스 토출부(430)를 통해 상기 유체 내에 분사될 수 있다.The flue
또한, 상기 유체 저장부(200)의 내측에는, 상기 유체 저장부(200)의 내벽에 위치되며, 복수의 관통공(212)을 포함하는 유로 형성 부재(210)가 교번적으로 적층될 수 있다.The flow
또한, 상기 가압 순산소 연소기(100) 및 상기 유체 저장부(200) 사이에 형성되는 유로 상에 구비되는 유량계(110); 및 상기 유체 저장부(200)의 일 측에 위치되는 센서부(220)를 더 포함할 수 있다. A
또한, 상기 유체 저장부(200)에 유체 소통 가능하게 연결되는 유체 공급부(500)를 포함하며, 상기 유체 공급부(500)는, 상기 유량계(110)에서 감지된 유량 및 상기 센서부(220)에서 감지된 pH 농도 중 어느 하나 이상에 따라 상기 유체 저장부(200)에 공급되는 유체의 양이 제어될 수 있다.The
또한, 상기 가압 순산소 연소기(100) 및 상기 유체 저장부(200)에 유체 소통 가능하게 연결되는 유체 회수부(600)를 포함하며, 상기 유체 저장부(200)에서 회수된 유체는 상기 가압 순산소 연소기(100) 내부에 분사될 수 있다.The pressurized oxy-
또한, 상기 유체 회수부(600)는, 상기 회수된 유체가 저장되는 탱크 유닛(610); 상기 회수된 유체를 상기 가압 순산소 연소기(100) 내부에 분사하는 분사 유닛(620); 및 상기 회수된 유체에 이송력을 제공하는 펌프 유닛(630)을 포함할 수 있다.The
또한, 상기 예열기(300)는 상기 유체에 잠기도록 위치되며, 상기 예열기(300)의 내측에는 연료 및 가압 순산소 중 어느 하나 이상이 유동하는 유로가 형성될 수 있다.In addition, the pre-heater 300 is positioned to be submerged in the fluid, and a flow path through which at least one of fuel and pressurized pure oxygen flows may be formed inside the pre-heater 300.
또한, 본 발명은, 가압 순산소 연소기(100); 상기 가압 순산소 연소기(100)에 배가스가 소통 가능하게 연결되고, 내부에 유체가 수용되며, 그 방사상 외측에 위치하는 공간부(230)를 포함하는 유체 저장부(200); 상기 유체 저장부(200)의 내측에 위치하는 예열기(300); 및 상기 유체 저장부(200)의 공간부(230)에 위치하는 배가스 유로부(400)를 포함하며, 상기 배가스 유로부(400)는, 일 측에 상기 유체 저장부(200)의 외측과 배가스가 소통 가능하게 형성되는 배가스 유입구(410)를 포함하는 가압 순산소 연소 시스템을 제공한다.The present invention also provides a
또한, 상기 공간부(230)의 방사상 내측에는 복수의 유입공(440)이 형성되고, 상기 유입공(440)의 직경은 상측으로 갈수록 감소할 수 있다.In addition, a plurality of
또한, 상기 배가스 유입구(410)를 통해 유입된 배가스는 상기 유입공(440)을 통해 상기 유체 내에 유입될 수 있다.In addition, the exhaust gas introduced through the exhaust
또한, 상기 가압 순산소 연소기(100) 및 상기 유체 저장부(200) 사이에 형성되는 유로 상에 구비되는 유량계(110); 및 상기 유체 저장부(200)의 일 측에 위치되는 센서부(220)를 더 포함할 수 있다.A
또한, 상기 유체 저장부(200)에 유체 소통 가능하게 연결되는 유체 공급부(500)를 포함하며, 상기 유체 공급부(500)는, 상기 유량계(110)에서 감지된 유량 및 상기 센서부(220)에서 감지된 pH 농도 중 어느 하나 이상에 따라 상기 유체 저장부(200)에 공급되는 유체의 양이 제어될 수 있다.The
또한, 상기 가압 순산소 연소기(100) 및 상기 유체 저장부(200)에 유체 소통 가능하게 연결되는 유체 회수부(600)를 포함하며, 상기 유체 저장부(200)에서 회수된 유체는 상기 가압 순산소 연소기(100) 내부에 분사될 수 있다.The pressurized oxy-
본 발명에 따르면, NOX 및 SOX를 포함하는 배가스가 유체 저장부 내부에 수용된 유체에 직접 분사되므로, 유체를 배가스에 분사하는 것에 비해 응축 효율이 더욱 향상된다.According to the present invention, since the exhaust gas containing NO x and SO x is directly injected into the fluid contained in the fluid reservoir, the condensation efficiency is further improved as compared with the case where the fluid is injected into the exhaust gas.
또한, 배가스 및 배가스가 응축된 유체가 포함하는 잠열은 예열기와 열교환 과정을 통해 연료 및 가압 순산소 연소기에 전달되므로, 연소 효율이 향상된다.In addition, the latent heat contained in the condensed fluid of the flue gas and the flue gas is transferred to the fuel and the pressurized oxyfuel burner through the heat exchange process with the preheater, thereby improving the combustion efficiency.
또한, 배가스 유로부가 예열기 하측에 위치되므로, 배출된 배가스가 유체에 응축되며 상승되는 과정에서 열교환 효율이 더욱 향상된다.Further, since the flue gas passage portion is located at the lower side of the preheater, the heat exchange efficiency is further improved in the course of the discharged flue gas being condensed and raised in the fluid.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 가압 순산소 연소 시스템의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 가압 순산소 연소 시스템에 포함되는 배가스 유로부를 도시하는 사시도이다.
도 3은 도 2의 배가스 유로부의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가압 순산소 연소 시스템에 포함되는 유체 저장부 및 배가스 유로부를 도시하는 측면도이다.
도 5는 도 4의 유체 저장부 및 배가스 유로부의 평면도이다.
도 6은 도 4의 유체 저장부의 유입공 크기 변화를 도시하는 도면이다.1 is a view showing a configuration of a pressurized pure oxyfuel combustion system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing an exhaust gas flow path included in the pressurized pure oxyfuel combustion system of FIG. 1. FIG.
Fig. 3 is a plan view of the flue gas passage portion of Fig. 2. Fig.
4 is a side view showing a fluid storage part and an exhaust gas flow path part included in a pressurized pure oxyfuel combustion system according to another embodiment of the present invention.
5 is a plan view of the fluid storage portion and the flue gas passage portion of FIG.
FIG. 6 is a view showing a change in the size of the inflow hole of the fluid storage portion of FIG. 4. FIG.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 가압 순산소 연소 시스템(10)을 상세하게 설명한다.Hereinafter, a pressurized
도면에서 점선으로 표시된 화살표는 배가스의 유동 경로를 나타내고, 실선으로 표시된 화살표는 가압 순산소 및 연료 또는 유체 및 응축 유체의 유동 경로를 나타낸다.Arrows indicated by dashed lines in the drawing represent flow paths of exhaust gas, and arrows indicated by solid lines represent pressurized pure oxygen and flow paths of fuel or fluid and condensation fluid.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 가압 순산소 연소 시스템(10)은 가압 순산소 연소기(100), 유체 저장부(200), 예열기(300), 배가스 유로부(400), 유체 공급부(500) 및 유체 회수부(600)를 포함한다.1, a pressurized
1. 가압 순산소 연소기(100)의 설명1. Description of the Pressurized Oxyfire Combustor (100)
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 가압 순산소 연소 시스템(10)은 가압 순산소 연소기(100)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a pressurized
가압 순산소 연소기(100)는 통상의 연소기와 달리 순산소를 산화제로 이용하면서 연소기 운전 압력을 가압하여 연소를 수행한다.The pressurized pure oxy-
순산소를 산화제로 사용하여 가압 순산소 연소기(100)는 연소 후 중 발생한 이산화탄소(CO2)를 회수함으로써, 연소에 따른 이산화탄소 발생량을 절감하고, 순산소 사용에 따른 연소실 온도 증가 및 배가스 내 잠열 회수를 통해 발전 효율을 상승시킬 수 있다.By using pure oxygen as the oxidizing agent, the pressurized pure oxy-
순산소에 의한 연소를 위해, 가압 순산소 연소기(100)는 기존의 연소기에 비해 좀더 높은 강성을 가지는 재질로 형성될 수 있다.For combustion by pure oxygen, the pressurized
가압 순산소 연소기(100)는 후술될 유체 저장부(200)와 유체 소통 가능하게 연결되어, 가압 순산소 연소기(100)에서 발생한 배가스가 유체 저장부(200)로 유동할 수 있다.The pressurized
또한, 가압 순산소 연소기(100)의 일 측에는 후술될 유체 회수부(600)의 유체 분사부(620)가 위치되어, 회수된 유체가 가압 순산소 연소기(100)의 내측에 분사될 수 있다.A
가압 순산소 연소기(100)는 유량계(110), 온도 센서(120), 연소 공급부(130) 및 버너(140)를 포함한다.The pressurized
(1) 유량계(110)의 설명(1) Description of the
유량계(110)는 가압 순산소 연소기(100)에서 연소 후 발생하는 배가스의 유량을 측정한다. The
도시된 실시 예에서, 유량계(110)는 가압 순산소 연소기(100)와 후술될 유체 저장부(200)를 연결하는 유로 상에 위치되며, 배가스의 유량을 측정할 수 있는 여타 위치에 위치될 수 있다.In the illustrated embodiment, the
유량계(110)는 유로 내를 유동하는 배가스의 유량을 측정할 수 있는 어떠한 형태로도 구비될 수 있다.The
유량계(110)에서 측정된 유량은 후술될 유체 공급부(500)에서 공급되는 유체의 양을 결정하기 위해 활용될 수 있다. 이에 대해서는 후술하기로 한다.The flow rate measured in the
(2) 온도 센서(120)의 설명(2) Description of the
온도 센서(120)는 가압 순산소 연소기(100) 내부의 온도를 감지한다. 도시된 실시 예에서, 온도 센서(120)는 가압 순산소 연소기(100)의 일 측에 구비되며, 가압 순산소 연소기(100) 내부의 온도를 감지할 수 있는 여타 위치에 위치될 수 있다.The
일 실시 예에서, 온도 센서(120)는 적외선 온도 센서로 구비될 수 있으며, 온도를 측정할 수 있는 여타 형태로 구비될 수 있다.In one embodiment, the
온도 센서(120)에서 감지된 온도는 후술될 유체 회수부(600)를 통해 가압 순산소 연소기(100) 내부에 재분사되는 유체의 양을 결정하기 위해 활용될 수 있다. 이에 대해서는 후술하기로 한다.The temperature sensed by the
(3) 연소 공급부(130)의 설명(3) Description of
연소 공급부(130)는 가압 순산소 연소기(100) 내로 가압 순산소 및 연료 중 어느 하나 이상을 공급한다. The
연소 공급부(130)는 후술될 예열기(300)의 산소 배출구(320)와 유체 소통 가능하게 연결된다.The
구체적으로, 도시된 실시 예에서, 순산소 및 연료는 후술될 유체 저장부(200) 내측에 위치하는 예열기(300)를 통해 예열된 후 가압 순산소 연소기(100) 내로 공급된다.Specifically, in the illustrated embodiment, the pure oxygen and the fuel are preheated through the
따라서, 순산소 및 연료의 온도 상승을 위한 가열 과정이 불요하므로 연소 효율이 상승될 수 있다.Therefore, since the heating process for increasing the temperature of pure oxygen and the fuel is unnecessary, the combustion efficiency can be increased.
연소 공급부(130)는 후술될 버너(140)의 위치에 상응하게 가압 순산소 연소기(100)에 유체 소통 가능하게 연결된다.
(4) 버너(140)의 설명(4) Description of the
버너(140)는 순산소 및 연료 공급부(130)를 통해 가압 순산소 연소기(100)에 공급된 순산소 및 연료를 연소시킨다.The
도시된 실시 예에서, 버너(140)는 가압 순산소 연소기(100)의 하측에 위치하며, 순산소 및 연료를 연소시킬 수 있는 여타 위치에 위치될 수 있다.In the illustrated embodiment, the
다만, 어떤 위치라도 연소 공급부(130)의 위치에 상응하게 위치하는 것이 연소 효율 상승을 위해 바람직하다.However, it is preferable for the combustion position to be located at any position corresponding to the position of the
2. 유체 저장부(200)의 설명2. Description of
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 가압 순산소 연소 시스템(10)은 유체 저장부(200)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a pressurized
유체 저장부(200)는 가압 순산소 연소기(100)와 유체 소통 가능하게 연결되어, 가압 순산소 연소기(100)에서 발생한 배가스가 유입된다.
또한, 유체 저장부(200)의 내측에는 유체가 일정 높이만큼 저장되는데, 이 높이는 연소 상황 등 여러 요소를 고려하여 설정될 수 있다.In addition, the fluid is stored in the
본 발명의 실시 예에 따른 가압 순산소 연소 시스템(10)은 가압 순산소 연소기(100)에서 발생한 배가스를 직접 유체 내부에 분사한다.The pressurized pure
즉, 배가스 상에 유체를 분사하는 것이 아니라, 유체 내부에 배가스를 주입하는 방식으로 유체와 배가스를 접촉시킨다.That is, the fluid is brought into contact with the exhaust gas by injecting the exhaust gas into the fluid instead of injecting the fluid onto the exhaust gas.
따라서, 분사 등의 방식으로 배가스와 유체를 접촉시키는 경우에 비해, 배가스와 유체의 접촉 면적이 넓어지므로, 더욱 효율적인 배가스 처리가 가능하다.Therefore, the contact area of the flue gas with the fluid is widened as compared with the case where the flue gas and the flue gas are brought into contact with each other by a method such as spraying, so that more efficient flue gas treatment is possible.
보다 구체적으로, 가압 순산소 연소에 따라 발생한 배가스 내의 잠열 및 수분은 유체 저장부(200)에 저장된 저온의 유체에 의해 응축되어 회수하고, 배가스 내의 NOX 및 SOX는 유체와 반응하여 제거될 수 있다.More specifically, latent heat and moisture in the exhaust gas generated by the pressurized pure oxygen combustion are condensed and recovered by the low-temperature fluid stored in the
이 때, 배가스 또한 가압된 상태이므로, NOX 및 SOX의 수용성이 증가되므로, 물과의 반응이 더욱 활성화되어 제거 효율이 상승될 수 있다.At this time, since the exhaust gas is also in a pressurized state, the water solubility of NO x and SO x is increased, so that the reaction with water is further activated and the removal efficiency can be increased.
유체 저장부(200)의 내벽은 내부식성 소재로 형성되는 것이 바람직하다. 이는 후술될 바와 같이, 배가스가 유체에 직접 분사되어 유체의 pH 농도가 점점 낮아짐에 따라 유체 저장부(200)의 내벽에 부식이 발생할 우려가 있기 때문이다.The inner wall of the
일 실시 예에서, 유체는 물일 수 있으며, 배가스 내부의 잠열 및 수분을 회수할 수 있고, NOX 및 SOX와 반응하여 NOX 및 SOX를 제거할 수 있는 여타 유체로서 구비될 수 있다.In one embodiment, the fluid may be water, it is possible to recover the latent heat and moisture inside the flue gas, reacts with the NO X and SO X may be provided as any other fluid capable of removing NO X and SO X.
도시된 실시 예에서, 유체 저장부(200)는 원통형으로 구비되나, 유체 저장 및 배가스 주입이 가능한 여타 형상으로 구비될 수 있다.In the illustrated embodiment, the
이하, 각 실시 예에 따른 유체 저장부(200)를 설명한다.Hereinafter, the
(1) 제1 실시 예의 설명(1) Description of First Embodiment
도 1을 참조하면, 도시된 실시 예의 유체 저장부(200)는 유로 형성 부재(210), 센서부(220), 배가스 배출부(240) 및 유체 배출구(250)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the
또한, 후술될 배가스 유로부(400)가 유체 저장부(200)의 일 측에 구비되어, 가압 순산소 연소기(100)에서 발생한 배가스가 배가스 유로부(400)를 통해 유체 저장부(200) 내측에 저장된 유체에 직접 분사될 수 있다.The flue
1) 유로 형성 부재(210)의 설명1) Description of the flow
유로 형성 부재(210)는 유체 저장부(200) 내측에 분사되어 상술한 열 교환 과정 및 내의 NOX 및 SOX의 제거 과정을 거친 배가스가 후술될 배가스 배출부(240)를 통해 배출되기 위해 유체 저장부(200)의 상측으로 상승하는 유로를 형성한다.The flow
구체적으로, 유로 형성 부재(210)는 복수 개의 관통공(212)이 형성된 판형으로 복수 개가 구비된다. Specifically, the flow
도시된 실시 예에서, 각 유로 형성 부재(210)는 유체 저장부(200)의 내측 벽에 서로 엇갈리도록 교차하여 배치된다.In the illustrated embodiment, the flow
또한, 각 유로 형성 부재(210)는 유체 저장부(200)의 하측으로부터 상측 방향으로 복수 개가 교번적으로 적층된다.In addition, a plurality of the flow
따라서, 유체 저장부(200)에 분사된 배가스는 후술될 배가스 배출부(240)를 향해 상승될 때, 유체 저장부(200)의 어느 측에 몰린 채로 몰리지 않고 균일하게 분포되어 상승될 수 있다.Accordingly, when the flue gas injected into the
또한, 배가스가 후술될 배가스 배출부(240)를 향해 유동할 때, 복수의 관통공(212)을 통과하며 이동되므로, 배가스는 유체 저장부(200)의 상하 방향으로 크게 'S'자 형상의 유로를 형성하며 외부로 배출될 수 있다.Since the flue gas flows through the plurality of through
따라서, 후술될 바와 같이 유체 저장부(200) 내부에 저장된 유체와의 접촉 면적이 더욱 증대될 수 있고, 이에 따라 배가스 내의 수분 및 잠열 회수 효율 및 NOX 및 SOX의 제거 효율이 상승될 수 있다.Therefore, as will be described later, the contact area with the fluid stored in the
유로 형성 부재(210)의 형상 및 관통공(212)의 개수는 유체 저장부(2000 내부에 배가스가 고르게 분포할 수 있는 배가스의 유로를 형성할 수 있는 여타 형상 및 개수로 변경 가능하다.The shape of the flow
2) 센서부(220)의 설명2) Description of the
센서부(220)는 유체 저장부(200)의 일 측에 구비되어, 유체 저장부(200) 내부에 저장된 유체의 pH 농도 및 온도를 감지한다.The
센서부(220)는 pH 농도 및 온도를 감지할 수 있는 어떠한 형태로도 구비될 수 있다. 다만, 유체의 pH 농도 및 온도를 감지할 수 있도록 유체 저장부(200) 내부에 저장된 유체에 접촉되도록 위치되는 것이 바람직하다.The
센서부(220)에서 감지된 pH 농도는 후술될 유체 공급부(500)에서 공급되는 유체의 공급량을 결정하기 위해 활용될 수 있다. 이에 대해서는 후술하기로 한다.The pH concentration sensed by the
또한, 센서부(220)에서 감지된 온도를 이용하여 후술될 예열기(300)와의 열 교환 양 및 효율 등이 연산될 수 있다.Also, the amount of heat exchange with the
3) 배가스 배출부(240)의 설명3) Description of exhaust
배가스 배출부(240)는 유체 저장부(200)에 분사된 배가스가 상술한 열 교환 과정 및 내의 NOX 및 SOX의 제거 과정을 거친 배가스가 유로 형성 부재(210)에 의해 형성된 유로를 유동한 후 외부로 배출되는 부분이다.The exhaust
배가스 배출부(240)는 유체 저장부(200)의 외측과 유체 소통 가능하게 형성된다. 대안적으로, 배가스 배출부(240)에는 배출되는 배가스를 정화하기 위한 정화 장치(미도시)가 구비될 수 있다.The flue
도시된 실시 예에서, 배가스 배출부(240)는 유체 저장부(200)의 상측에 위치된다. 이는, 상술한 열 교환 과정 및 내의 NOX 및 SOX의 제거 과정을 거친 배가스는 밀도가 낮아져서 상승 운동하게 되므로, 효과적인 배가스의 배출을 위함이다.In the illustrated embodiment, the
대안적으로, 배가스 배출부(240)는 배가스가 원활하게 배출될 수 있는 어느 곳에도 위치될 수 있다.Alternatively, the exhaust
4) 유체 배출구(250)의 설명4) Description of
유체 배출구(250)는 유체 저장부(200)의 내부에 저장된 유체가 후술될 유체 회수부(600)의 탱크 유닛(610)으로 배출되는 부분이다. The
유체 저장부(200)에 저장된 유체는 배가스와의 열 교환 과정 및 내의 NOX 및 SOX의 제거 과정이 진행되면서 온도가 상승하고, pH 농도가 낮아진다. The temperature of the fluid stored in the
이 때, pH 농도가 기준치 이상으로 낮아지게 되면, 유체 저장부(200) 내벽에서 부식이 발생할 우려가 있으므로, 사용된 유체를 배출해야 한다.At this time, if the pH concentration becomes lower than the reference value, corrosion may occur at the inner wall of the
이를 위해, 유체 배출구(250)는 유체 회수부(600)와 유체 소통 가능하게 연결된다.To this end,
도시된 실시 예에서, 유체 배출구(250)는 유체 저장부(200)의 하측에 위치된다. 이는 유체 저장부(200) 내부에 존재하는 유체가 공기 및 배가스에 비해 상대적으로 밀도가 높으므로 하측에 위치되기 때문이다.In the illustrated embodiment, the
대안적으로, 유체 배출구(250)는 사용된 유체가 원활하게 배출될 수 있는 어느 곳에도 위치될 수 있다.Alternatively, the
유체 배출구(250)를 통해 배출된 유체는 후술될 유체 회수부(600)를 거쳐 가압 순산소 연소기(100)에 재분사되거나 외부로 배출될 수 있는데, 그 과정에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.The fluid discharged through the
(2) 제2 실시 예의 설명(2) Explanation of the second embodiment
제2 실시 예의 유체 저장부(200)는 제1 실시 예의 유체 저장부(200)와 구조에 일부 차이가 있다. The
이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여 제1 실시 예의 유체 저장부(200)와의 차이를 중심으로 도시된 실시 예에 따른 유체 저장부(200)를 설명한다.Hereinafter, the
도시된 실시 예에 따른 유체 저장부(200)는 센서부(220), 공간부(230), 배가스 배출구(240), 유체 배출구(250) 및 수조부(260)를 포함한다.The
1) 센서부(220)의 설명1) Description of the
도시된 실시 예의 센서부(220)의 구조 및 기능 등은 제1 실시 예의 센서부(220)와 동일하다. 다만, 제2 실시 예의 센서부(220)는 후술될 수조부(260) 내측에 저장되는 유체의 온도 및 pH 농도를 감지할 수 있도록 위치되는 것이 바람직하다.The structure and functions of the
2) 공간부(230)의 설명2) Description of the
공간부(230)는 후술될 배가스 유로부(400)의 배가스 유입구(410)를 통해 유입된 배가스가 유체 저장부(200)에 저장된 유체에 분사되기 위해 유동하는 유로를 형성한다.The
도시된 실시 예에서, 공간부(230)는 유체 저장부(200)의 방사상 외측에 유체 저장부(200)의 길이 방향으로 형성되나, 배가스의 유로를 형성할 수 있는 여타 위치에 여타 형상으로 형성될 수 있다.In the illustrated embodiment, the
공간부(230)에서 유동하던 배가스는 후술될 배가스 유로부(400)의 유입공(440)을 통해 후술될 수조부(260)에 저장된 유체에 유입된다. 이 과정에 대한 설명은 후술하기로 한다.The exhaust gas flowing in the
3) 배가스 배출구(240)의 설명3) Description of exhaust gas outlet (240)
도시된 실시 예의 배가스 배출구(240)의 구조 및 기능 등은 제1 실시 예의 배가스 배출구(240)와 동일하다.The structure and function of the
4) 유체 배출구(250)의 설명4) Description of
도시된 실시 예의 유체 배출구(250)의 구조 및 기능 등은 제1 실시 예의 유체 배출구(250)와 동일하다.The structure and function of the
5) 수조부(260)의 설명5) Description of the receiving
수조부(260)는 도시된 실시 예의 유체 저장부(200)에서 유체를 실질적으로 저장하는 부분이다.The
구체적으로, 도시된 실시 예의 유체 저장부(200)는 공간부(230)가 형성되기 위해 유체 저장부(200)의 외벽과 수조부(260)가 소정 거리만큼 이격된다.Specifically, the
도시된 실시 예에서, 수조부(260)에는 유체가 가득 채워지는데 이는 후술될 바와 같이 배가스 유로부(400)의 유입공(440)으로부터 유입되는 배가스가 수조부(260)의 하측으로부터 상측에 이르는 높이 방향으로 연속하여 유입되기 때문이다.The fluid is filled in the
수조부(260)에는 공간부(230)에서 유동하던 배가스가 후술될 배가스 유로부(400)의 유입공(440)을 통해 유입되는데, 그 과정에 대한 설명은 후술하기로 한다.The flue gas flowing in the
3. 예열기(300)의 설명3. Description of the
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 가압 순산소 연소 시스템(10)은 예열기(300)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a pressurized
예열기(300)는 배가스로부터 회수된 잠열을 이용하여 가압 순산소 및 연료를 가압 순산소 연소기(100)에 공급되기 전 예열한다. 즉, 예열기(300)의 내측에는 가압 순산소 및 연료 중 어느 하나 이상이 유동하는 유로가 형성된다.The
구체적으로, 배가스에 존재하던 잠열은 먼저 유체 저장부(200) 내부의 유체에 전달되고, 유체에 전달된 잠열은 다시 예열기(300)를 통해 가압 순산소 및 연료에 전달된다.Specifically, the latent heat present in the flue gas is first transferred to the fluid in the
도시된 실시 예에서, 예열기(300)는 'S'자 형태의 열선 형태로 구비되며, 열 교환이 가능한 여타 형태로 구비될 수 있다.In the illustrated embodiment, the
예열기(300)의 재질은 열 교환에 유리하도록 열 전도율이 높은 소재로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, pH 농도가 낮은 유체 내에서 부식이 발생하지 않도록 내부식성 소재로 형성되는 것이 바람직하다.The material of the
도시된 실시 예에서, 예열기(300)는 유체 저장부(200) 내부에 저장된 유체에 완전히 잠기도록 유체 저장부(200) 내부에 위치된다. 대안적으로, 예열기(300)는 유체에 잠기지 않는 곳이 위치될 수도 있다.In the illustrated embodiment, the
다만, 후술될 바와 같이 유체 저장부(200)는 저장된 유체에 배가스가 분사되어 유체와 배가스 간의 열 교환이 활발하게 일어날 수 있으므로, 열 교환이 끝난 배가스로부터 잠열을 회수하는 것보다는 유체로부터 잠열을 회수할 수 있도록 예열기(300)가 유체에 완전히 잠기도록 위치되는 것이 바람직하다.However, as will be described later, the
도 1 및 도 4를 참조하면, 예열기(300)는 예열 유입구(310) 및 예열 배출구(320)를 포함한다.1 and 4, the
(1) 예열 유입구(310)의 설명(1) Description of the preheating
예열 유입구(310)는 예열기(300)에 순산소 및 연료 중 어느 하나 이상이 유입되는 부분이다. 예열 유입구(310)는 순산소 공급기(미도시) 및 연료 공급기(미도시)와 각각 유체 소통 가능하게 연결된다.The preheating
도시된 실시 예에서, 예열 유입구(310)는 후술될 예열 배출구(320)에 인접하게 유체 저장부(200)의 일 측에 위치되며, 그 위치는 예열기(300)의 위치에 상응하게 변경 가능하다. In the illustrated embodiment, the
예열 유입구(310)에는 순산소만이 유입될 수도 있고, 연료만이 유입될 수도 있으며, 순산소와 연료의 혼합물이 유입될 수도 있다.Only the pure oxygen may be introduced into the preheating
어떠한 경우라도, 유입된 유체는 예열기(300)를 통해 유체와 열 교환 과정을 거치므로 예열된 상태로 가압 순산소 연소기(100)에 공급될 수 있어 연소 효율이 증가될 수 있다.In any case, since the inflow fluid passes through a heat exchange process with the fluid through the
(2) 예열 배출구(320)의 설명(2) Description of the
예열 배출구(320)는 예열기(300)에 유입된 순산소 및 연료 중 어느 하나 이상이 배출되는 부분이다. 상술한 예열 유입구(310)에 유입된 유체에 따라 예열 배출구(320)를 통해 배출되는 유체가 결정됨은 물론이다.The preheating
예열 배출구(320)는 가압 순산소 연소기(100)의 연소 공급부(130)와 유체 소통 가능하게 연결된다.The
도시된 실시 예에서, 예열 배출구(320)는 예열 유입구(310)에 인접하게 유체 저장부(200)의 일 측에 위치되며, 그 위치는 예열기(300)의 위치에 상응하게 변경 가능하다.In the illustrated embodiment, the
예열 배출구(320)를 통해 예열된 가압 순산소 및 연료가 가압 순산소 연소기(100)의 연소 공급부(130)에 전달되어, 가압 순산소 연소기(100)의 연소 효율이 증가될 수 있다.The pressurized pure oxygen and the fuel preheated through the preheating
4. 배가스 유로부(400)의 설명4. Description of the flue
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 가압 순산소 연소 시스템(10)은 배가스 유로부(400)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a pressurized
배가스 유로부(400)는 가압 순산소 연소기(100)에서 발생한 배가스가 유체 저장부(200)에 저장된 유체 내에 직접 분사될 수 있도록, 배가스가 유입되어 유체 저장부(200) 내부로 배출될 수 있게 한다.The flue
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 유체 저장부(200)는 두 가지 형태로 구비될 수 있는데, 이에 따라 배가스 유로부(400)의 형상 및 구성 또한 변경될 수 있다.As described above, the
이하, 도 2 내지 도 6을 참조하여 각 실시 예에 따른 배가스 유로부(400)를 상세하게 설명한다.Hereinafter, the exhaust
(1) 제1 실시 예의 설명(1) Description of First Embodiment
도 2 및 도 3을 참조하면, 도시된 실시 예의 배가스 유로부(400)는 배가스 유입구(410), 몸체부(420) 및 배가스 토출부(430)를 포함한다.2 and 3, the exhaust
도시된 실시 예에서, 배가스 유로부(400)는 유체 저장부(200)의 내측에 저장된 유체에 완전히 잠기도록 유체 저장부(200)의 하측에 수용되며, 그 위치는 배가스 유로부(400)가 유체에 잠길 수 있는 여타 위치로 변경 가능하다.In the illustrated embodiment, the flue
1) 배가스 유입구(410)의 설명1) Description of the
배가스 유입구(410)는 가압 순산소 연소기(100)에서 발생한 배가스가 유입되는 부분이다. 배가스 유입구(410)는 가압 순산소 연소기(100) 및 유체 저장부(200)와 유체 소통 가능하게 연결된다. The exhaust
보다 구체적으로, 가압 순산소 연소기(100), 유체 저장부(200) 및 배가스 유입구(410)는 가압 순산소 연소기(100)에서 발생한 배가스가 유체 저장부(200) 내부에 수용된 배가스 유입구(410)로 유입될 수 있도록 서로 유체 소통 가능하게 연결된다.More specifically, the pressurized pure oxy-
배가스 유입구(410)는 그 끝단으로부터 후술될 몸체부(420)를 향하는 방향으로 그 폭이 점점 넓어지도록 형성된다. 이는 배가스 유입구(410)의 단면이 넓어지면서, 그 내부를 유동하는 배가스의 유동 속도를 감소시켜 후술될 배가스 토출부(430)에서 배가스가 효과적으로 배출될 수 있도록 하기 위함이다.The
대안적으로, 배가스 유입구(410)는 그 단면적이 일정하도록 형성될 수도 있다.Alternatively, the
배가스 유입구(410)에 유입된 배가스는 후술될 몸체부(420)로 이동된다.The flue gas introduced into the
2) 몸체부(420)의 설명2) Description of the
몸체부(420)는 배가스 유입구(410)로 유입된 배가스가 유체 저장부(200) 내부에 저장된 유체 내로 분사되기 위한 배가스 유로부(400)의 몸체를 형성하는 부분이다.The
몸체부(420)의 내부는 배가스 유입구(410)의 내부와 유체 소통 가능하게 연결된다.The interior of the
도시된 실시 예에서, 몸체부(420)는 판 형상인데, 이는 배가스가 유체 저장부(200)의 상하 방향으로 고르게 토출되어 유체 저장부(200) 내부에 저장된 유체에 고르게 분사되도록 하기 위함이다.In the illustrated embodiment, the
몸체부(420)의 형상은 배가스를 고르게 분사할 수 있는 여타 형상으로 구비될 수 있다.The shape of the
몸체부(420)에는 복수의 배가스 토출부(430)가 관통 형성된다. 이에 대해서는 후술하기로 한다.A plurality of exhaust
3) 배가스 토출부(430)의 설명3) Description of exhaust
배가스 토출부(430)는 배가스 유입구(410) 및 몸체부(420)를 통과한 배가스가 유체 저장부(200) 내부에 수용된 유체 내로 토출되는 부분이다.The exhaust
도시된 실시 예에서, 배가스 토출부(430)는 복수 개로서, 몸체부(420)를 상하 방향으로 관통하여 원형으로 형성되나, 배가스를 토출할 수 있는 여타 형상 및 방향으로 구비될 수 있다. In the illustrated embodiment, a plurality of exhaust
도시된 실시 예에서, 배가스 토출부(430)는 격자형으로 배치되나, 여타 방법으로 배치될 수 있다.In the illustrated embodiment, the exhaust
몸체부(420)에 유입된 배가스는 배가스 토출부(430)를 통해, 몸체부(420)의 상하 방향으로 배출되어 유체에 분사될 수 있다.The exhaust gas flowing into the
(2) 제2 실시 예의 설명(2) Explanation of the second embodiment
제2 실시 예의 배가스 유로부(400)는 제1 실시 예의 배가스 유로부(400)와 구성에 일부 차이가 있으며, 이는 상술한 각 실시 예의 유체 저장부(200)의 차이에 기인한다.The exhaust
이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여, 제1 실시 예의 배가스 유로부(400)와의 차이를 중심으로 제2 실시 예의 배가스 유로부(400)를 설명한다.4 to 6, the flue
도시된 실시 예에 따른 배가스 유로부(400)는 배가스 유입구(410) 및 유입공(440)을 포함한다.The exhaust
1) 배가스 유입구(410)의 설명1) Description of the
도시된 실시 예의 배가스 유입구(410)의 구조 및 기능 등은 제1 실시 예의 배가스 유입구(410)와 동일하다.The structure and function of the
2) 유입공(440)의 설명2) Description of
유입공(440)은 제2 실시 예의 유체 저장부(200)의 공간부(230)를 유동하던 배가스가 공간부(230)의 방사상 내측에 저장된 유체에 유입되는 부분이다. 유입공(440)은 유체 저장부(200)의 공간부(230)와 수조부(260)를 유체 소통 가능하게 연결한다.The
도시된 실시 예에서, 유입공(440)은 원형으로서, 수조부(260)의 외벽의 원주 방향 및 높이 방향으로 소정 간격 이격되며 반복되어 복수 개로 형성되며. 유입공(440)의 형상 및 형성 위치는 변경 가능하다.In the illustrated embodiment, the
이 때, 유입공(440)의 구조는 공간부(230)로부터 수조부(260)로 배가스가 분사되되, 수조부(260)로부터 공간부(230)로는 유체가 유입되지 않는 구조로 형성되는 것이 바람직하다.In this case, the structure of the
보다 구체적으로, 배가스의 압력과 유체의 점성 등을 고려하여, 공간부(230)로부터 수조부(260)를 향하는 방향으로 배가스만이 유동할 수 있는 구조로 형성된다.More specifically, in consideration of the pressure of the exhaust gas and the viscosity of the fluid, only the exhaust gas can flow from the
유입공(440)의 직경은 공간부(230)로부터 수조부(260)를 향할수록 점점 감소하는 것이 바람직하다. 이는 유입공(440)을 오리피스(orifice) 형태로 구현하여, 공간부(230)로부터 수조부(260)를 향할수록 배가스의 유동 속도를 빠르게 하여 분사 효과를 극대화하기 위함이다.It is preferable that the diameter of the
또한, 유입공(440)의 직경은 수조부(260)의 하측으로부터 상측을 향할수록 점점 좁아지는 것이 바람직하다. 이는, 수조부(260)의 상측을 향할수록 압력 강하를 크게 하여, 배가스가 되도록 수조부(260)의 하측에 위치하는 유입공(440)을 통해 수조부(260)에 유입될 수 있도록 하기 위함이다.It is preferable that the diameter of the
배가스가 수조부(260)의 하측에 위치하는 유입공(440)을 통해 유입되면, 밀도차에 의해 배가스가 수조부(260)의 상측으로 상승하는 과정에서 유체와의 접촉 및 반응 시간이 증가하므로, 열 교환 및 NOX, SOX의 제거 효과가 증가된다.When the flue gas flows through the
5. 유체 공급부(500)의 설명5. Description of
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 가압 순산소 연소 시스템(10)은 유체 공급부(500)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a pressurized
유체 공급부(500)는 유체 저장부(200)에 유체를 공급한다. 이를 위해, 유체 공급부(500)는 유체 저장부(200)에 유체 소통 가능하게 연결된다. 제2 실시 예의 경우, 유체 공급부(500)는 유체 저장부(200)의 수조부(260)에 유체 소통 가능하게 연결될 수 있다.The fluid supply part (500) supplies fluid to the fluid storage part (200). To this end,
유체 공급부(500)로부터 유체 저장부(200)로 공급되는 유체의 양은 유체의 pH 농도 및 배가스의 온도 중 어느 하나 이상에 따라 결정될 수 있다.The amount of fluid supplied from the
구체적으로, 유체 저장부(200)에 수용된 유체는 배가스가 포함하고 있던 SOX 및 NOX가 지속적으로 용해되어 pH 농도가 하강한다. 이 때, 유체의 pH 농도가 기준 pH 농도 이하로 하강한 경우에도 SOX 및 NOX가 지속적으로 용해되어 더욱 하강한다면, 유체 저장부(200) 또는 수조부(260)의 내벽과 예열기(300)가 부식되어 손상될 우려가 있다.Specifically, the fluid contained in the
따라서, 상술한 유체 저장부(200)의 센서부(220)에서 감지된 pH 농도가 기준 pH 농도 이하로 하강한 경우 유체가 유체 배출구(250)를 통해 배출되면, 배출된 양에 상응하도록 유체 공급부(500)에서 유체 저장부(200)로 유체가 공급된다.Therefore, when the pH concentration sensed by the
정확한 공급량을 연산하기 위해, 유채 배출구(250) 및 유체 공급부(500)와 유체 저장부(200)의 유로 사이에는 유량계(미도시)가 구비될 수 있다.A flow meter (not shown) may be provided between the
또한, 유체 공급부(500)에서 공급되는 유체의 양은 가압 순산소 연소기(100)에서 발생한 배가스의 온도에 상응하게 조절될 수도 있다.In addition, the amount of fluid supplied from the
구체적으로, 온도 센서(120)에서 측정된 배가스의 온도가 기준 온도보다 높을 경우, 배가스를 냉각하고 배가스 내의 잠열을 회수하기 위해 요구되는 유체의 양이 증가할 것이므로, 유체 공급부(500)로부터 유체 저장부(200)로 공급되는 유체의 양을 증가시킬 수 있다.Specifically, when the temperature of the exhaust gas measured by the
또한, 유체 공급부(500)에서 공급되는 유체의 양은 유량계(110)에서 감지된 배가스의 유량에 따라 결정될 수 있다.Also, the amount of fluid supplied from the
상술한 바와 같이, 배가스는 유체 저장부(200)로 유입되어, 유체 저장부(200) 내부에 수용된 유체와 반응한다. As described above, the exhaust gas flows into the
이 때, 배가스의 양이 수용된 유체의 양이 반응할 수 있는 양을 초과할 경우, 배가스와 유체의 반응이 저하될 것이므로, 유체 저장부(200) 내부에 재공급되는 유체의 양 또한 증가되는 것이 바람직하다.At this time, when the amount of the exhaust gas exceeds the amount of the accommodated fluid to be reacted, the reaction of the flue-gas with the fluid will be lowered, so that the amount of the fluid re-supplied into the
또한, 배가스의 양이 저장된 유체의 양이 반응할 수 있는 양에 비해 현저하게 적은 경우, 배가스와의 반응 후 배출되는 유체의 양이 감소할 것이므로, 유체 저장부(200) 내부에 재공급되는 유체의 양 또한 감소되는 것이 바람직하다.Further, when the amount of the exhaust gas is significantly smaller than the amount of the stored fluid to be reacted, the amount of the fluid discharged after the reaction with the flue gas will decrease, Is also preferably reduced.
유체 저장부(200) 내부에 재공급되는 유체의 양을 조절하기 위한 배가스의 기준 유량은 연소 상황 등 다양한 요소에 의해 결정될 수 있다.The reference flow rate of the exhaust gas for regulating the amount of the fluid re-supplied into the
6. 유체 회수부(600)의 설명6. Description of the
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 가압 순산소 연소 시스템(10)은 유체 회수부(600)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a pressurized
유체 회수부(600)는 유체 저장부(200)의 유체 배출구(250)를 통해 배출된 유체를 저장하고, 가압 순산소 연소기(100)에 분사하거나, 외부로 배출한다.The
유체 회수부(600)는 탱크 유닛(610), 분사 유닛(620), 펌프 유닛(630)을 포함한다.The
(1) 탱크 유닛(610)의 설명(1) Description of the
탱크 유닛(610)은 유체 저장부(200)의 유체 배출구(250)를 통해 배출된 유체를 저장한다. 구체적으로, 배가스의 지속적인 용해로 인해 pH 농도가 낮아진 유체(이하 "회수된 유체"라 한다.)를 저장한다.The
회수된 유체를 공급받기 위해, 탱크 유닛(610)은 유체 배출구(250)와 유체 소통 가능하게 연결된다.In order to receive the recovered fluid, the
탱크 유닛(610)에 저장된 회수된 유체는 후술될 분사 유닛(620)에 의해 가압 순산소 연소기(10) 내측에 분사될 수 있다. 이를 위해, 탱크 유닛(610)은 분사 유닛(620)과 유체 소통 가능하게 연결된다.The recovered fluid stored in the
또한, 회수된 유체의 온도 또는 pH 농도가 가압 순산소 연소기(10) 내에 재분사하기에 부적합할 경우, 탱크 유닛(610)에 저장된 회수된 유체는 재처리 과정을 거쳐 외부로 배출될 수 있다.In addition, when the temperature or pH concentration of the recovered fluid is not suitable for re-injection into the
이를 위해, 탱크 유닛(610)은 회수된 유체의 재처리를 위한 재처리 유닛(미도시) 및 배출 유닛(미도시)을 더 포함할 수 있다.To this end, the
탱크 유닛(610)의 내벽은 낮은 pH 농도의 회수된 유체에 의해 부식 손상되지 않도록 내부식성 소재로 형성되는 것이 바람직하다.The inner wall of the
(2) 분사 유닛(620)의 설명(2) Explanation of the
분사 유닛(620)은 탱크 유닛(610)에 저장된 회수된 유체를 가압 순산소 연소기(10) 내에 재분사한다. 이를 위해, 분사 유닛(620)은 탱크 유닛(610)과 유체 소통 가능하게 연결된다.The
일 실시 예에서, 분사 유닛(620)은 노즐 형태 또는 스프레이 형태로 구비될 수 있으며, 가압 순산소 연소기(10) 내에 회수된 유체를 분사할 수 있는 여타 구조로 구비될 수 있다.In one embodiment, the
분사 유닛(620)의 내벽은 낮은 pH 농도의 회수된 유체에 의해 부식 손상되지 않도록 내부식성 소재로 형성되는 것이 바람직하다.It is preferable that the inner wall of the
회수된 유체가 가압 순산소 연소기(10) 내에 분사됨으로써, 가압 순산소 연소기(10) 내부의 온도가 제어되고, 연소 후 발생하는 증발 잠열이 다시 유체 저장부(200)에서 회수될 수 있다. 이 과정에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.The recovered fluid is injected into the pressurized pure oxy-
(3) 펌프 유닛(630)의 설명(3) Description of the
펌프 유닛(630)은 탱크 유닛(610)에 저장된 회수된 유체가 분사 유닛(620)으로 전달될 수 있는 이송력을 제공한다. 이를 위해, 펌프 유닛(630)은 탱크 유닛(610) 및 분사 유닛(620)의 유로 상에 위치될 수 있다.The
펌프 유닛(630)은 탱크 유닛(610)에 저장된 회수된 유체가 분사 유닛(620)으로 전달될 수 있는 이송력을 제공할 수 있는 어떠한 구조로도 구비되어, 역시 이송력을 전달할 수 있는 어떠한 곳에도 위치될 수 있다.The
펌프 유닛(630)의 내벽은 낮은 pH 농도의 회수된 유체에 의해 부식 손상되지 않도록 내부식성 소재로 형성되는 것이 바람직하다.It is preferable that the inner wall of the
7. 가압 순산소 연소기에서의 배가스 처리 과정의 설명7. Explanation of flue gas treatment process in pressurized oxy-fuel combustor
본 발명의 실시 예에 따른 가압 순산소 연소 시스템(10)은 가압 순산소 연소 과정에서 발생하는 배가스에 포함된 잠열을 회수하여 산화제로 사용되는 가압 순산소 및 연료를 예열할 수 있다.The pressurized pure
또한, 배가스에 포함된 SOX 및 NOX를 유체에 용해시켜 제거하고 배출하여 대기 오염을 방지할 수 있다.Also, removed by dissolving the SO X and NO X contained in the exhaust gas to a fluid and discharge it is possible to prevent air pollution.
또한, SOX 및 NOX가 용해된 유체를 회수하여 가압 순산소 연소기(10) 내부에 재분사함으로써 가압 순산소 연소기(10) 내부의 온도가 기준치 이상으로 상승되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 기준치 이상의 고온으로 인한 가압 순산소 연소기(10)의 열 변형 문제 및 열 피로 문제 등의 발생을 방지할 수 있다.In addition, the temperature inside the pressurized pure oxy-
이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 가압 순산소 연소 시스템(10)에 의한 가압 순산소 연소기에서의 배가스 처리 과정을 설명한다.Hereinafter, an exhaust gas treatment process in a pressurized oxyfuel burner by the pressurized pure
가압 순산소 연소기(10) 내부에 산화제인 가압 순산소 및 연료가 공급되고, 버너(140)에 의해 점화되어 연소가 일어난다.Pressurized pure oxygen and fuel, which are oxidants, are supplied into the pressurized pure oxy-
이 때, 가압 순산소 연소기(10) 내부의 온도는 온도 센서(120)에 의해 실시간으로 감지된다.At this time, the temperature inside the pressurized pure oxy-
연소 후 발생한 배가스는 유체 저장부(200)로 유동한다. 이 때, 가압 순산소 연소기(10) 및 유체 저장부(200)의 유로 상에 위치하는 유량계(110)는 유동하는 배가스의 유량을 실시간으로 감지한다.The flue gas generated after the combustion flows to the
유체 저장부(200)에 도달한 배가스는 유체 저장부(200)의 내부에 위치하는 배가스 유입구(410)를 통해 배가스 유로부(400)에 유입된다.The flue gas reaching the
제1 실시 예에 따른 유체 저장부(200)의 경우 배가스가 배가스 유로부(400)의 몸체부(420)를 거쳐 배가스 토출부(430)를 통해 유체 저장부(200)의 상하 방향으로, 유체 저장부(200)에 저장된 유체 내로 직접 분사된다. In the case of the
또한, 제2 실시 예에 따른 유체 저장부(200)의 경우 배가스가 유체 저장부(200)의 공간부(230)를 따라 유동한 후 유입공(440)을 통해 수조부(260)에 저장된 유체 내로 직접 분사된다.In the case of the
배가스가 포함하는 수분은 유체 저장부(200)에 저장된 수분에 응축되어 회수되고, 배가스가 포함하는 잠열은 유체와 열 교환하여 회수된다. The moisture contained in the flue gas is condensed and recovered in the moisture stored in the
또한, 예열기(300)의 예열 유입구(310)로 산화제인 가압 순산소 및 연료 중 어느 하나 이상이 유입되어, 유체로 회수된 잠열과 열 교환하여 온도가 상승된 후 예열 배출구(320)를 통해 배출된 후 연소 공급부(130)를 통해 가압 순산소 연소기(100)에 공급된다.Further, at least one of the pressurized pure oxygen and the fuel, which is an oxidant, flows into the preheating
배가스가 포함하는 SOX 및 NOX는 유체 저장부(200)에 저장된 유체에 용해되어 제거된다. SOX 및 NOX의 지속적인 용해로 pH 농도가 기준 pH 농도보다 하강된 유체는 유체 배출구(250)를 통해 유체 회수부(600)로 회수된다.SO x and NO x contained in the exhaust gas are dissolved and removed in the fluid stored in the
SOX 및 NOX가 제거된 배가스는 유체와의 밀도 차에 의해 유체 저장부(200) 내부에서 상승한다. SO X and NO X are removed off-gas is raised inside the
이 때, 제1 실시 예에 따른 유체 저장부(200)는 내측에 복수 개의 유로 형성 부재가 교번적으로 적층되어 배가스의 유로를 형성하므로, 배가스가 유체 저장부(200) 내부에 고루 분포된다.At this time, the
유체 저장부(200)의 상측에 도달한 배가스는 배가스 배출구(240)를 통해 유체 저장부(200)의 외측으로 배출된다.The flue gas reaching the upper side of the
유체 회수부(600)에 회수된 유체는 pH 농도 또는 온도에 따라 배출 여부 또는 재분사 여부가 결정된다. 재분사에 적합하지 않은 경우, 회수된 유체는 재처리 과정을 거쳐 외부로 배출된다.The fluid recovered in the
재분사에 적합한 경우, 회수된 유체는 펌프 유닛(630)에 의해 이송력을 인가 받아 분사 유닛(620)에 의해 가압 순산소 연소기(100) 내부로 분사된다.When it is suitable for re-injection, the recovered fluid is fed by the
한편, 유체 공급부(500)는 유량계(110)에서 감지된 배가스의 유량, 온도 센서(120)에서 감지된 가압 순산소 연소기(100) 내측의 온도, 센서부(220)에서 감지된 유체의 pH 농도 및 온도 중 어느 하나 이상에 따라 유체 저장부(200)에 유체의 공급 여부 및 공급량을 결정하고 이에 따라 유체를 공급한다.The
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 가압 순산소 연소 시스템(10)은 연소 후 발생하는 배가스 내에 포함된 잠열을 회수하여 가압 순산소 및 연료를 예열할 수 있으므로, 연소 효율이 증가된다.Therefore, the pressurized pure
또한, 배가스 내에 포함된 수분을 유체에 응축시켜 회수할 수 있으므로, 배가스 처리를 위한 유체의 공급량을 절감할 수 있다.Further, the water contained in the flue gas can be condensed and recovered in the fluid, so that the supply amount of the flue gas for the flue gas treatment can be reduced.
또한, 배가스를 유체 내에 직접 분사하는 방식으로 배가스 내에 포함된 SOX 및 NOX를 제거하므로, 배가스에 유체를 분사하는 방식에 비해 더욱 효과적으로 SOX 및 NOX를 제거할 수 있다.In addition, since the exhaust gas removes the SO X and NO X contained in the exhaust gas in such a manner as to direct injection into the fluid, it is possible to more effectively remove the SO X and NO X compared to the method for injecting a fluid into the exhaust gas.
또한, SOX 및 NOX가 용해되어 pH 농도가 낮아진 유체를 회수하여 가압 순산소 연소기(100) 내부에 재분사함으로써 가압 순산소 연소기(100) 내부의 온도를 기존 온도 이하로 조절할 수 있으므로, 이에 따라 열 변형, 열 피로 등 고온에 의한 문제 발생을 억제할 수 있다.Further, the SO X and NO X are dissolved, so to control the temperature inside by spraying to the pH levels recovered lower liquid material inside the pressurized
이상 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.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 or scope of the invention as defined in the appended claims. It can be understood that it is possible.
10 : 가압 순산소 연소 시스템
100 : 가압 순산소 연소기
110 : 유량계
120 : 온도 센서
130 : 연소 공급부
140 : 버너
200 : 유체 저장부
210 : 유로 형성 부재
212 : 관통공
220 : 센서부
230 : 공간부
240 : 배가스 배출구
250 : 유체 배출구
260 : 수조부
300 : 예열기
310 : 예열 유입구
320 : 예열 배출구
400 : 배가스 유로부
410 : 배가스 유입구
420 : 몸체부
430 : 배가스 토출부
440 : 유입공
500 : 유체 공급부
600 : 유체 회수부
610 : 탱크 유닛
620 : 분사 유닛
630 : 펌프 유닛10: Pressurized Oxyfuel Combustion System
100: Pressurized oxyfuel combustor
110: Flowmeter
120: Temperature sensor
130: Combustion supply part
140: Burner
200: fluid storage part
210: passage forming member
212: Through hole
220:
230:
240: exhaust gas outlet
250: fluid outlet
260:
300: preheater
310: preheating inlet
320: Preheating outlet
400: Flue gas flow path
410: Flue gas inlet
420:
430: Flue gas discharge portion
440: Inflow ball
500: fluid supply part
600:
610: Tank unit
620: injection unit
630: Pump unit
Claims (15)
상기 가압 순산소 연소기(100)에 배가스가 소통 가능하게 연결되고, 내부에 유체가 수용되는 유체 저장부(200);
상기 유체 저장부(200)의 내측에 위치하는 예열기(300); 및
상기 유체 저장부(200)의 내측에 위치하는 배가스 유로부(400)를 포함하며,
상기 배가스 유로부(400)는,
일 측에 상기 유체 저장부(200)의 외측과 유체 소통 가능하게 형성되는 배가스 유입구(410)를 포함하는,
가압 순산소 연소 시스템.
A pressurized oxyfuel burner 100;
A fluid storage part 200 communicably connected to the pressurized oxyfuel burner 100 and containing a fluid therein;
A preheater 300 located inside the fluid storage part 200; And
And a flue gas passage part 400 located inside the fluid storage part 200,
The exhaust gas flow path portion 400 includes:
And an exhaust gas inlet (410) formed at one side in fluid communication with the outside of the fluid reservoir (200).
Pressurized Oxyfuel Combustion System.
상기 배가스 유로부(400)는,
판 형상의 몸체부(420); 및
상기 몸체부(420)에 관통 형성되는 복수의 배가스 토출부(430)를 포함하는,
가압 순산소 연소 시스템.
The method according to claim 1,
The exhaust gas flow path portion 400 includes:
A plate-shaped body portion 420; And
And a plurality of exhaust gas discharge portions 430 formed through the body portion 420,
Pressurized Oxyfuel Combustion System.
상기 배가스 유로부(400)는 상기 예열기(300)의 하측에 위치되며,
상기 배가스 유입구(410)를 통해 유입된 배가스는 상기 배가스 토출부(430)를 통해 상기 유체 내에 분사되는,
가압 순산소 연소 시스템.
3. The method of claim 2,
The exhaust gas passage portion 400 is located below the preheater 300,
The exhaust gas introduced through the exhaust gas inlet (410) is injected into the fluid through the exhaust gas discharge portion (430)
Pressurized Oxyfuel Combustion System.
상기 유체 저장부(200)의 내측에는,
상기 유체 저장부(200)의 내벽에 위치되며, 복수의 관통공(212)을 포함하는 유로 형성 부재(210)가 교번적으로 적층되는,
가압 순산소 연소 시스템.
The method of claim 3,
On the inner side of the fluid storage part 200,
And a flow path forming member 210 which is located on the inner wall of the fluid storage part 200 and includes a plurality of through holes 212,
Pressurized Oxyfuel Combustion System.
상기 가압 순산소 연소기(100) 및 상기 유체 저장부(200) 사이에 형성되는 유로 상에 구비되는 유량계(110); 및
상기 유체 저장부(200)의 일 측에 위치되는 센서부(220)를 더 포함하는,
가압 순산소 연소 시스템.
The method of claim 3,
A flow meter 110 provided on a flow path formed between the pressurized oxyfuel burner 100 and the fluid storage part 200; And
Further comprising a sensor portion (220) located on one side of the fluid reservoir (200)
Pressurized Oxyfuel Combustion System.
상기 유체 저장부(200)에 유체 소통 가능하게 연결되는 유체 공급부(500)를 포함하며,
상기 유체 공급부(500)는,
상기 유량계(110)에서 감지된 유량 및 상기 센서부(220)에서 감지된 pH 농도 중 어느 하나 이상에 따라 상기 유체 저장부(200)에 공급되는 유체의 양이 제어되는,
가압 순산소 연소 시스템.
6. The method of claim 5,
And a fluid supply (500) fluidly connected to the fluid reservoir (200)
The fluid supply part (500)
Wherein an amount of fluid supplied to the fluid storage part (200) is controlled according to at least one of a flow rate sensed by the flow meter (110) and a pH concentration sensed by the sensor part (220)
Pressurized Oxyfuel Combustion System.
상기 가압 순산소 연소기(100) 및 상기 유체 저장부(200)에 유체 소통 가능하게 연결되는 유체 회수부(600)를 포함하며,
상기 유체 저장부(200)에서 회수된 유체는 상기 가압 순산소 연소기(100) 내부에 분사되는,
가압 순산소 연소 시스템.
The method according to claim 1,
And a fluid recovery unit (600) fluidly connected to the pressurized oxyfuel burner (100) and the fluid reservoir (200)
The fluid recovered in the fluid storage part (200) is injected into the pressurized oxyfuel burner (100)
Pressurized Oxyfuel Combustion System.
상기 유체 회수부(600)는,
상기 회수된 유체가 저장되는 탱크 유닛(610);
상기 회수된 유체를 상기 가압 순산소 연소기(100) 내부에 분사하는 분사 유닛(620); 및
상기 회수된 유체에 이송력을 제공하는 펌프 유닛(630)을 포함하는,
가압 순산소 연소 시스템.
8. The method of claim 7,
The fluid recovery unit (600)
A tank unit (610) in which the recovered fluid is stored;
A spray unit 620 for spraying the recovered fluid into the pressurized oxyfuel burner 100; And
And a pump unit (630) for providing a transfer force to the recovered fluid.
Pressurized Oxyfuel Combustion System.
상기 예열기(300)는 상기 유체에 잠기도록 위치되며,
상기 예열기(300)의 내측에는 연료 및 가압 순산소 중 어느 하나 이상이 유동하는 유로가 형성되는,
가압 순산소 연소 시스템.
The method according to claim 1,
The preheater 300 is positioned to be submerged in the fluid,
In the preheater 300, a flow path through which at least one of fuel and pressurized pure oxygen flows is formed.
Pressurized Oxyfuel Combustion System.
상기 가압 순산소 연소기(100)에 배가스가 소통 가능하게 연결되고, 내부에 유체가 수용되며, 그 방사상 외측에 위치하는 공간부(230)를 포함하는 유체 저장부(200);
상기 유체 저장부(200)의 내측에 위치하는 예열기(300); 및
상기 유체 저장부(200)의 공간부(230)에 위치하는 배가스 유로부(400)를 포함하며,
상기 배가스 유로부(400)는,
일 측에 상기 유체 저장부(200)의 외측과 배가스가 소통 가능하게 형성되는 배가스 유입구(410)를 포함하는,
가압 순산소 연소 시스템.
A pressurized oxyfuel burner 100;
A fluid storage portion 200 communicably connected to the pressurized pure oxy-fuel combustor 100, the fluid storage portion 200 including a space portion 230 radially outwardly received therein;
A preheater 300 located inside the fluid storage part 200; And
And a flue gas passage part (400) located in the space part (230) of the fluid storage part (200)
The exhaust gas flow path portion 400 includes:
And an exhaust gas inlet (410) formed at one side of the fluid storage part (200)
Pressurized Oxyfuel Combustion System.
상기 공간부(230)의 방사상 내측에는 복수의 유입공(440)이 형성되고,
상기 유입공(440)의 직경은 상측으로 갈수록 감소하는,
가압 순산소 연소 시스템.
11. The method of claim 10,
A plurality of inflow holes 440 are formed radially inward of the space 230,
The diameter of the inflow hole 440 decreases toward the upper side,
Pressurized Oxyfuel Combustion System.
상기 배가스 유입구(410)를 통해 유입된 배가스는 상기 유입공(440)을 통해 상기 유체 내에 유입되는,
가압 순산소 연소 시스템.
12. The method of claim 11,
The exhaust gas introduced through the exhaust gas inlet port 410 flows into the fluid through the inlet hole 440,
Pressurized Oxyfuel Combustion System.
상기 가압 순산소 연소기(100) 및 상기 유체 저장부(200) 사이에 형성되는 유로 상에 구비되는 유량계(110); 및
상기 유체 저장부(200)의 일 측에 위치되는 센서부(220)를 더 포함하는,
가압 순산소 연소 시스템.
13. The method of claim 12,
A flow meter 110 provided on a flow path formed between the pressurized oxyfuel burner 100 and the fluid storage part 200; And
Further comprising a sensor portion (220) located on one side of the fluid reservoir (200)
Pressurized Oxyfuel Combustion System.
상기 유체 저장부(200)에 유체 소통 가능하게 연결되는 유체 공급부(500)를 포함하며,
상기 유체 공급부(500)는,
상기 유량계(110)에서 감지된 유량 및 상기 센서부(220)에서 감지된 pH 농도 중 어느 하나 이상에 따라 상기 유체 저장부(200)에 공급되는 유체의 양이 제어되는,
가압 순산소 연소 시스템.
14. The method of claim 13,
And a fluid supply (500) fluidly connected to the fluid reservoir (200)
The fluid supply part (500)
Wherein an amount of fluid supplied to the fluid storage part (200) is controlled according to at least one of a flow rate sensed by the flow meter (110) and a pH concentration sensed by the sensor part (220)
Pressurized Oxyfuel Combustion System.
상기 가압 순산소 연소기(100) 및 상기 유체 저장부(200)에 유체 소통 가능하게 연결되는 유체 회수부(600)를 포함하며,
상기 유체 저장부(200)에서 회수된 유체는 상기 가압 순산소 연소기(100) 내부에 분사되는,
가압 순산소 연소 시스템.11. The method of claim 10,
And a fluid recovery unit (600) fluidly connected to the pressurized oxyfuel burner (100) and the fluid reservoir (200)
The fluid recovered in the fluid storage part (200) is injected into the pressurized oxyfuel burner (100)
Pressurized Oxyfuel Combustion System.
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