KR20200026271A

KR20200026271A - 연료 공급 배관 구조 및 이것을 구비한 연료 분쇄 공급 시스템과, 연료 공급 배관 구조의 운용 방법

Info

Publication number: KR20200026271A
Application number: KR1020207003043A
Authority: KR
Inventors: 쇼고 사와; 히데유키 하마야; 요시키 야마구치; 마나부 나가토미; 도모유키 오이케; 야스시 요코야마; 고키 마츠자키; 유키 곤도
Original assignee: 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤
Priority date: 2017-08-25
Filing date: 2018-08-24
Publication date: 2020-03-10
Also published as: JP2019039617A; KR102303897B1; CN110959090B; WO2019039576A1; JP6896564B2; CN110959090A

Abstract

바이오매스 연료와 석탄 연료를 전환하여 운용하는 경우에도, 가급적으로 설비를 공유하여 콤팩트하게 구성할 수 있는 연료 공급 배관 구조를 제공한다. 분쇄 전의 연료를 소정의 공급량으로 공급하는 연료 공급기(50)에 접속된 상부 배관(49)과, 분쇄기(5)에 접속되어 분쇄기(5)에 연료를 유도하는 하부 배관(45)과, 상부 배관(49)과 하부 배관(45)의 사이에 마련되어, 로터리 밸브(47)와 단관이 교환 가능하게 된 교환부를 구비하고 있다.

Description

연료 공급 배관 구조 및 이것을 구비한 연료 분쇄 공급 시스템과, 연료 공급 배관 구조의 운용 방법

본 발명은, 바이오매스 연료와 석탄을 전환하여 사용하는 연료 공급 배관 구조 및 이것을 구비한 연료 분쇄 공급 시스템과, 연료 공급 배관 구조의 운용 방법에 관한 것이다.

화력 발전 설비 등에서 사용되는 석탄이나 바이오매스 등의 고체 연료는, 분쇄기로 미분상(微粉狀)으로 분쇄하여 보일러 등의 연소 장치에 공급된다. 분쇄기는, 급탄관(給炭管)으로부터 분쇄 테이블에 투입된 석탄이나 바이오매스 등의 고체 연료를, 분쇄 테이블과 분쇄 롤러의 사이에서 부숨으로써 분쇄하고, 분쇄 테이블의 외주로부터 공급되는 반송 가스에 의하여 분쇄되어 미분상으로 된 연료를 분급기에서 입경 사이즈가 작은 것으로 나누어 연소 장치에 반송하고 있다.

바이오매스 연료는, 화석 연료를 사용하는 보일러 등의 이산화탄소 배출량의 삭감 대책의 하나로서 주목받고 있다. 특허문헌 1에는, 바이오매스 연료와 석탄 연료에서 분쇄기를 공용으로 하여 연료 공급관에서 바이오매스 연료와 석탄을 혼합하고, 그 후에 분쇄기로 함께 분쇄를 행하는 것이 개시되어 있다. 또, 특허문헌 1에는, 바이오매스 연료를 공급하는 연료 공급관의 도중에 로터리 밸브를 마련한 구성이 나타나 있다.

일본 공개특허공보 2004-347241호

일반적으로, 석탄 화력 발전에서는, 석탄 연료를 저장하는 벙커로부터 급탄기(給炭機)까지를 강관으로 접속하고, 급탄기에서 필요량을 계량하여 분쇄기에 연료를 투입한다. 이 때, 일반적으로는, 내부가 가압된 가압 분쇄기로 석탄을 분쇄하는 경우, 급탄기 내압을 분쇄기 내압보다 큰 값으로 설정한다. 이것은, 가압 분쇄기로부터 가압 가스가 급탄기에 유입하는 것을 방지하기 위함이다. 또, 벙커로부터 급탄기까지의 연결 강관부(이하, "다운스파우트"라고 함)에 적층되는 석탄 충전층의 시일성으로, 급탄기 내로부터 벙커 측으로 가압 가스의 흐름이 발생하는 것을 방지하고 있다.

이에 대하여, 바이오매스 연료는, 분쇄기로 분쇄되기 전은 펠릿상으로 되어 있으므로, 석탄과 비교하여 펠릿 간의 간극이 크고 벙커 내부에서의 가스 통과를 저지하는 분출 시일성이 뒤떨어져, 다운스파우트에 있어서의 충전층에서의 시일성을 충분히 확보할 수 없다. 이 때문에 바이오매스 연료에서는 석탄과 비교하여 보다 긴 다운스파우트 길이가 필요하게 되어 설비가 대형화한다는 문제가 있다.

이에 대하여, 특허문헌 1의 연료 공급관에는 로터리 밸브가 마련되어 있으므로, 가압 분쇄기로부터의 가압 가스를 시일할 수 있는 구성으로 되어 있다. 그러나, 특허문헌 1에서는, 벙커나 급탄기(연료 공급기)가 바이오매스 연료와 석탄 연료의 각각에 마련되어 있어, 설비의 대형화를 피할 수 없다는 문제가 있다.

본 발명은, 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 바이오매스 연료와 석탄 연료를 전환하여 운용하는 경우에도, 가급적으로 설비를 공유하여 콤팩트하게 구성할 수 있는 연료 공급 배관 구조 및 이것을 구비한 연료 분쇄 공급 시스템과, 연료 공급 배관 구조의 운용 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 연료 공급 배관 구조 및 이것을 구비한 연료 분쇄 공급 시스템과, 연료 공급 배관 구조의 운용 방법은 이하의 수단을 채용한다.

즉, 본 발명의 일 양태에 관한 연료 공급 배관 구조는, 분쇄 전의 연료를 소정의 공급량으로 공급하는 연료 공급기에 접속된 상부 배관과, 분쇄기에 접속되어 그 분쇄기에 상기 연료를 유도하는 하부 배관과, 상기 상부 배관과 상기 하부 배관의 사이에 마련되어, 로터리 밸브와 접속 배관이 교환 가능하게 된 교환부를 구비하고 있다.

분쇄 전의 연료는, 연료 공급기에 의하여 소정의 공급량으로 공급되며, 상부 배관을 통과하여 하방의 하부 배관에 보내지고, 분쇄기에 유도된다. 분쇄기에서는, 연료를 분쇄함으로써 미분 연료로 하고, 미분 연료를 보일러 등의 연소 장치에 공급한다.

상부 배관과 하부 배관의 사이에, 로터리 밸브와 접속 배관이 교환 가능한 교환부를 마련하는 것으로 했다. 이것에 의하여, 바이오매스 연료를 이용하는 경우에는 로터리 밸브를 설치하여 분쇄기로부터의 가압 가스의 분출을 로터리 밸브로 시일하여, 연료 공급기나 또한 그 상류의 벙커까지 가압 가스가 분출하는 것을 방지할 수 있다. 석탄 연료를 이용하는 경우에는 로터리 밸브 대신에 접속 배관을 설치한다. 석탄 연료의 경우는, 바이오매스 연료에 비하여 조밀하게 저장되므로, 분쇄기로부터의 가압 가스의 분출은 연료 공급기나 그 상류의 다운스파우트에서 석탄의 층에 의하여 시일할 수 있다.

따라서, 분쇄기에 공급하는 연료를 석탄 연료 혹은 바이오매스 연료 중 어느 쪽으로 변경한 경우에도, 공통의 연료 공급기나 분쇄기를 이용할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 양태에 관한 연료 공급 배관 구조에서는, 상기 상부 배관의 하단에는, 그 상부 배관의 본체로부터 분할됨과 함께 상기 교환부에 접속되는 상부 배관 하단부가 마련되고, 상기 상부 배관의 상기 본체의 하단 측과 상기 상부 배관 하단부의 상단 측을 덮는 통부와, 그 통부를 외주 측으로부터 체결하여 고정하는 체결 고정구를 구비하는 슬리브 조인트를 구비하고 있다.

상부 배관의 하단에, 상부 배관의 본체로부터 분할된 상부 배관 하단부를 마련했다. 그리고, 상부 배관의 본체의 하단 측과 상부 배관 하단부의 상단 측과의 접속부를 통부로 덮고, 체결 고정구로 통부를 체결하여 고정하는 슬리브 조인트를 마련하는 것으로 했다. 이것에 의하여, 상부 배관과 교환부를 접속할 때에 상부 배관 하단부를 분리함으로써, 교환부를 이동하기 쉽게 하여 분리를 용이하게 했다. 또, 슬리브 조인트에 의하여 배관 길이의 오차를 흡수하여 교환을 용이하게 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 양태에 관한 연료 공급 배관 구조에서는, 상기 로터리 밸브의 연직 하방에는, 물을 공급하는 물 공급부가 마련되어 있다.

물 공급부를 로터리 밸브보다 연직 상방에 마련하면, 물을 살수했을 때에 바이오매스 연료가 흡수하고 습윤하여 폐색되어 버릴 우려가 있다. 따라서, 로터리 밸브의 하방에 물 공급부를 마련하여, 하부 배관을 향하여 물을 공급하여 살수하도록 했다. 이것에 의하여, 바이오매스 연료에 의하여 로터리 밸브가 폐색될 우려를 회피한다. 공급되는 물은, 예를 들면 소화수로서 이용된다.

또한, 본 발명의 일 양태에 관한 연료 공급 배관 구조에서는, 상기 물 공급부는, 수평 방향에 대하여 안식각 이상으로 경사져 상기 하부 배관으로 통기하는 분기 배관에 마련되어 있다.

물 공급부를 분기 배관에 마련하고, 분기 배관의 수평 방향에 대한 경사 각도를 안식각 이상으로 했다. 이것에 의하여, 바이오매스 연료가 분기 배관 내에 들어가도 분기 배관 내에 체류하는 일이 없다.

또한, 본 발명의 일 양태에 관한 연료 공급 배관 구조에서는, 상기 분기 배관에는, 퍼지 에어 공급부, 및/또는 온도계 삽입부, 및/또는 찌름봉 삽입부가 마련되어 있다.

분기 배관에 퍼지 에어 공급부를 마련함으로써, 하부 배관 등을 퍼지하고, 분쇄기 내의 가압 가스가 하부 배관을 경유하여 연료 공급기 측을 향하여 역류하여 유통하지 않도록 할 수 있다. 또, 분기 배관에 온도계 삽입부를 마련함으로써, 하부 배관 내의 온도를 계측할 수 있다. 또, 분기 배관에 찌름봉 삽입부를 마련함으로써, 찌름봉을 삽입하여 하부 배관 등의 막힘을 해소할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 양태에 관한 연료 공급 배관 구조에서는, 상기 상부 배관의 내부에는, 연직 하방을 향하여 물을 공급하고 산포하는 세정수 노즐과, 상기 물의 공급을 제어하는 밸브가 마련되어 있다.

상부 배관의 내부에 세정수 노즐을 마련하여, 연직 하방을 향하여 물을 공급하고 산포하는 것으로 했다. 이것에 의하여, 배관 내면을 슬라이딩하여 부착 석탄을 제거하는 스크레이퍼를 마련할 필요가 없어져, 접속 배관으로 교환할 때의 작업 용이성을 높일 수 있다.

또한, 바이오매스 연료의 경우는, 물을 공급하면 바이오매스 연료가 흡수하고 습윤하여 관 내를 폐색할 우려가 있으므로, 물의 공급을 정지하도록 개폐하는 밸브를 마련해 두었다.

또한, 본 발명의 일 양태에 관한 연료 공급 배관 구조에서는, 상기 하부 배관의 상단부에는, 호퍼부가 마련되고, 그 호퍼부의 내면에는 내마모재가 마련되어 있다.

하부 배관의 상단부에는 호퍼부가 마련되며, 이 연직 상방에 교환부로서의 로터리 밸브나 접속 배관이 장착된다. 석탄 연료를 사용할 때에 접속 배관이 장착되면, 연료 공급기로부터 공급된 석탄은 자중(自重)으로 중력 낙하하여 가속한 상태로 호퍼부의 내면에 충돌한다. 이 충돌에 의하여 호퍼부가 마모될 우려가 있으므로, 호퍼부의 내면에 내마모재를 마련하는 것으로 하여, 호퍼부의 손상을 방지하는 것으로 했다.

또, 본 발명의 일 양태에 관한 연료 분쇄 공급 시스템은, 연료를 저장하는 벙커와, 그 벙커로부터 연료를 받아들여 소정의 공급량으로 공급하는 연료 공급기와, 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 연료 공급 배관 구조와, 그 연료 공급 배관 구조의 연직 하방에 마련된 분쇄기를 구비하고 있다.

또, 본 발명의 일 양태에 관한 연료 공급 배관 구조의 운용 방법은, 분쇄 전의 연료를 소정의 공급량으로 공급하는 연료 공급기에 접속된 상부 배관과, 분쇄기에 접속되어 그 분쇄기에 상기 연료를 유도하는 하부 배관과, 상기 상부 배관과 상기 하부 배관의 사이에 마련되어, 로터리 밸브와 접속 배관이 교환 가능하게 된 교환부를 구비한 연료 공급 배관 구조의 운용 방법으로서, 바이오매스 연료를 이용하는 경우에, 상기 접속 배관 대신에 상기 로터리 밸브를 설치하고, 석탄을 이용하는 경우에, 상기 로터리 밸브 대신에 상기 접속 배관을 설치한다.

바이오매스 연료와 석탄 연료를 전환하여 운용하는 경우에도, 가급적으로 설비를 공유하여 콤팩트하게 구성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관한 연료 공급 배관 구조를 구비한 보일러 설비를 나타낸 개략 구성도이다.
도 2는 일 실시형태에 관한 연료 공급 배관 구조를 나타낸 정면도이다.
도 3은 단관으로 교환한 연료 공급 배관 구조를 나타낸 정면도이다.
도 4는 대좌의 장착 위치를 나타낸 정면도이다.
도 5는 도 3의 A-A 단면이며, 세정수 노즐을 나타낸 단면도이다.
도 6은 로터리 밸브를 설치한 경우의 호퍼부의 배치를 나타낸 정면도이다.
도 7은 단관을 설치한 경우의 호퍼부의 배치를 나타낸 정면도이다.
도 8은 비교예의 경우의 호퍼부의 위치를 나타낸 정면도이다.
도 9는 로터리 밸브와 단관을 교환하는 공정을 나타낸 개략도이다.

이하에, 본 발명의 일 실시형태에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다.

도 1에는, 본 실시형태에 관한 연료 분쇄 공급 시스템 및 연료 공급 배관 구조를 구비한 보일러 설비(1)가 나타나 있다. 또한, 본 실시형태에서는 상방은 연직 상측 방향을, 하방은 연직 하측 방향을 나타내고 있다.

보일러 설비(1)는, 보일러 본체(3)에 공급하는 바이오매스 연료 및 석탄 연료를 분쇄하는 분쇄기(5)를 구비하고 있다. 여기에서, 바이오매스 연료란, 재생 가능한 생물 유래의 유기성 자원이며, 예를 들면 간벌재, 폐재목, 유목, 초류, 폐기물, 오니, 타이어 및 이들을 원료로 한 리사이클 연료(펠릿이나 칩) 등이며, 여기에 제시한 것에 한정되는 일은 없다. 바이오매스 연료는, 바이오매스의 성육 과정에 있어서 이산화탄소를 도입하는 점에서, 지구 온난화 가스가 되는 이산화탄소를 배출하지 않는 카본 뉴트럴로 여겨지기 때문에, 그 이용이 다양하게 검토되고 있다.

분쇄기(5)에는 미분 연료 공급관(7)이 접속되어 있고, 분쇄기(5)로 분쇄된 미분 연료가 반송 가스가 되는 열공기와 함께 미분 연료 공급관(7)을 통하여 버너(9)에 유도되게 되어 있다.

분쇄기(5)에는, 바이오매스용 사일로(11)에 저장된 바이오매스 연료가 벙커(13)를 통하여 유도된다.

분쇄기(5)에는, 열공기 공급관(15)이 접속되어 있다. 열공기 공급관(15)은, 1차 통풍기(17)에 접속되어 있으며, 공기 예열기(19)에 의하여 예열된 공기와, 공기 예열기(19)를 바이패스한 공기가 혼합하여 온도 조정된 공기가 유도되게 되어 있다. 또, 열공기 공급관(15)에는, 가스 재순환 통풍기(21)를 통하여 전기 집진기(23)를 통과한 배기가스의 일부가 유도되게 되어 있다. 따라서, 분쇄기(5)에는, 열공기 공급관(15)을 통하여, 공기 예열기(19)로 온도 조정되며, 또한 배기가스에 의하여 산소 농도 조정된 혼합기가 유도된다.

상술한 바이오매스용 사일로(11)로부터 버너(9)까지의 기기에 의하여, 연료 분쇄 공급 시스템이 구성되어 있다.

보일러 본체(3) 내의 화로로 버너(9)에 의하여 화염이 형성되고, 보일러 본체(3) 내의 도시하지 않은 열교환기에 의하여 증기가 생성한다. 생성된 증기는, 도시하지 않은 증기 터빈에 유도되어 발전이 행해진다.

보일러 본체(3)로부터 배출된 배기가스는, 탈질 장치(25)에 의하여 탈질된 후에 공기 예열기(19)로 1차 통풍기(17)로부터 유도된 공기를 가열한 후에 전기 집진기(23)로 유도된다. 배기가스는, 전기 집진기(23)로 탈진(脫塵)된 후에, 유인 통풍기(27)를 통하여 탈황 장치(29)로 유도된다. 유인 통풍기(27)의 상류 측에서, 일부의 배기가스가 추기(抽氣)되어 가스 재순환 통풍기(21)를 통하여 열공기 공급관(15)으로 유도된다.

유인 통풍기(27)로부터 유도된 배기가스는, 탈황 장치(29)에서 탈황된 후에 굴뚝(31)으로 유도되어 대기로 방출된다.

도 2에는, 도 1에 나타낸 분쇄기(5)와 벙커(13)의 사이에 마련된 연료 공급 배관 구조(40)가 나타나 있다.

분쇄기(5)는, 가압식으로 된 수직형 밀로 되어 있으며, 석탄 연료나 바이오매스 연료 등의 고형물을 분쇄한다. 분쇄기(5)는, 연직 방향으로 연재하는 중심축선 둘레를 회전하는 분쇄 테이블(42)과, 분쇄 테이블(42)의 상면에 대향하여 마련된 분쇄 롤러(43)를 구비하고 있다. 분쇄 테이블(42)과 분쇄 롤러(43)의 사이에서 석탄 연료나 바이오매스 연료(펠릿)가 분쇄된다. 분쇄된 연료는, 열공기 공급관(15)(도 1 참조)으로부터 공급된 열공기에 의하여 휘말려 올라가, 로터리 세퍼레이터(44)를 통과하여 미분의 사이즈로 분급된 후에, 미분 연료 공급관(7)(도 1 참조)을 통과하여 보일러 본체(3)의 버너(9)로 유도된다.

분쇄기(5)의 상부 중앙에는, 연료 공급 배관 구조(40)의 하부 배관(45)이 고정되어 있다. 하부 배관(45)의 상방에는, 로터리 밸브(47) 및 상부 배관(49)이 이 순서로 접속되어 있다. 상부 배관(49)의 상방에는 연료 공급기(50)가 접속되어 있다.

연료 공급기(50)는, 석탄 연료의 경우는 급탄기라고 칭해지는 것으로, 소정량의 공급량으로 연료를 송출하는 것이다. 예를 들면, 연료 공급기(50)는, 벨트 컨베이어식으로 된다. 연료 공급기(50)에는, 시일 에어용 밸브(50a1)가 마련된 시일 에어 배관(50a)과, 소화수용 밸브(50b1)가 마련된 소화수 배관(50b)이 접속되어 있어도 된다. 시일 에어용 밸브(50a1)는, 석탄 연료의 경우에 개방으로 되며, 시일 에어를 연료 공급기(50) 내로 공급함으로써 연료 공급기(50)의 내압을 분쇄기(5)의 내압보다 높게 하여, 분쇄기(5) 내의 미분을 포함하는 가압 가스의 역류를 방지하도록 해도 된다. 소화수용 밸브(50b1)는, 석탄 연료의 경우에 소화가 필요해진 경우에 개방으로 되어 살수되고, 통상시는 폐쇄로 된다. 소화수용 밸브(50b1)는, 바이오매스 연료의 경우에는 흡수에 의하여 습윤하지 않도록 항상 폐쇄로 된다.

연료 공급기(50)의 상방에는, 다운스파우트(52)를 통하여 벙커(13)가 접속되어 있다. 벙커(13)는, 바이오매스 연료를 이용할 때에는 펠릿상의 바이오매스 연료가 저장되고, 석탄 연료를 이용할 때에는 석탄 연료가 저장된다. 다운스파우트(52)는, 연직 방향으로 연재하는 강관부로 되어 있고, 내부에 연료가 적층 상태로 유지되어 있다. 석탄 연료의 경우에는, 다운스파우트(52) 내에 적층된 석탄 연료에 의하여 분쇄기(5) 측의 미분을 포함하는 가압 가스가 벙커(13) 측으로 역유입하지 않는 시일성이 확보되게 되어 있다.

바이오매스 연료를 이용할 때에는 펠릿상의 바이오매스 연료의 사이에는 간극이 있어, 석탄 연료와 비교하여 다운스파우트(52)에서의 연료층에 의한 시일성이 불충분해진다. 이 때문에, 바이오매스 연료를 이용할 때에는, 상부 배관(49)의 하방에 로터리 밸브(47)를 마련함으로써, 분쇄기(5) 측의 미분을 포함하는 가압 가스가 벙커(13) 측으로 역유입하지 않는 시일성을 확보한다. 또, 석탄 연료를 이용할 때에는, 석탄에 의한 마모 등을 고려하여 로터리 밸브(47)를 제거해도 된다.

상부 배관(49)의 하방과 로터리 밸브(47)와의 사이에는, 상부 배관(49)의 본체로부터 분할된 상부 배관 하단부(56)가 마련되어 있다. 상부 배관 하단부(56)의 하단은 플랜지를 통하여 로터리 밸브(47)에 대하여 고정된다. 상부 배관(49)의 본체의 하측과 상부 배관 하단부(56)의 상측과의 접속부에는, 슬리브 조인트(54)가 마련되어 있다. 슬리브 조인트(54)는, 로터리 밸브(47)와 단관(접속 배관; 48)(도 3 참조)을 교환할 때에 분리가 된다. 슬리브 조인트(54)는, 상부 배관(49)의 본체의 하측과 상부 배관 하단부(56)의 상측과의 접속부를 덮는 통부(54a)와, 통부(54a)를 외주 측에서 체결하여 고정하는 체결 밴드(체결 고정구; 54b)를 구비하고 있다. 통부(54a)는, 예를 들면 가요성을 구비하는 고무제로 되어 있다. 체결 밴드(54b)는, 예를 들면 반분할로 된 링 형상으로 되어 있다. 상부 배관(49)의 본체와 상부 배관 하단부(56)를 맞댄 상태로 통부(54a)를 덮도록 씌워, 체결 밴드(54b)로 통부(54a)를 체결함으로써, 상부 배관(49)의 본체의 하측과 상부 배관 하단부(56)의 상측과의 사이를 기밀하게 고정하게 되어 있다. 체결 밴드(54b)는 복수 마련해도 된다.

로터리 밸브(47)는, 밸브 하우징 내에 마련된 회전 방향으로 구획된 복수의 방을 구비하는 회전부를 구비하고 있다. 회전부에 형성된 각 방이 독립되어 있으므로, 바이오매스 연료를 공급하는 경우에도, 하부 배관(45)으로부터 상방을 향하는 가압 가스의 흐름을 시일할 수 있게 되어 있다.

로터리 밸브(47)에는, 시일 에어용 밸브(47a1)를 통하여 시일 에어 배관(47a)이 접속되어 있다. 시일 에어 배관(47a)으로부터 공급된 시일 에어에 의하여, 밸브 하우징과 회전부와의 슬라이딩부를 시일하게 되어 있다.

로터리 밸브(47)는, 도 3에 나타낸 단관(48)과 교환할 수 있게 되어 있다. 단관(48)은, 직선상의 강관으로 되어 있다. 석탄 연료를 이용하는 경우에 단관(48)으로 교환된다.

로터리 밸브(47)의 하방에는, 분기 배관으로 된 대좌(58)가 마련되어 있다. 대좌(58)는, 연료가 유통하는 유로(도 2에서는 하부 배관(45))로부터 경사 상방을 향하여 경사져 있다. 대좌(58)의 수평 방향에 대한 경사 각도(θ)는, 바이오매스 연료 및 석탄 연료의 안식각 이상으로 설정되어 있다. 대좌(58)에는, 소화수용 밸브(60a)가 마련된 소화수 배관(물 공급부; 60)과, 퍼지 에어용 밸브(61a)가 마련된 퍼지 에어 배관(61)이 접속되어 있다. 퍼지 에어용 밸브(61a)를 개방으로 하여 퍼지 에어를 대좌(58)를 통하여 하부 배관(45)에 흐르게 함으로써, 분쇄기(5) 내의 가압 가스가 벙커(13)를 향하여 역류하여 유통하지 않게 할 수 있다. 또, 하부 배관(45) 내를 퍼지 에어가 흐름으로써, 바이오매스 연료나 석탄 연료의 고착을 억제할 수 있다. 소화수용 밸브(60a)는, 바이오매스 연료의 경우에 소화가 필요해진 경우에 개방으로 되고, 통상시는 폐쇄로 된다. 소화수가 살수되어도 물은 상방에 있는 로터리 밸브(47)로는 흐르지 않기 때문에, 로터리 밸브(47) 내에서의 바이오가스 연료가 흡수하고 습윤하여 폐색하는 것을 방지할 수 있다. 퍼지 에어용 밸브(61a) 및 소화수용 밸브(60a)는, 바이오가스 연료뿐만 아니라 석탄 연료의 경우에도 동일하게 사용된다. 또, 바이오매스 연료를 이용할 때에도 시일 에어용 밸브(50a1)를 개방으로 하여, 시일 에어를 연료 공급기(50) 내로 공급함으로써 연료 공급기(50)의 내압을 분쇄기(5)의 내압보다 높게 하여, 분쇄기(5) 내의 미분을 포함하는 가압 가스의 역류를 방지하도록 해도 된다. 또는, 분기 배관으로 된 대좌(58)로부터 시일 에어를 공급해도 된다.

대좌(58)에는, 소화수 배관(60) 및 퍼지 에어 배관(61)의 접속부보다 상방에, 볼 밸브(62)가 마련되며, 볼 밸브(62)의 더 상방의 개구단에는 캡(63)이 마련되어 있다. 볼 밸브(62)는, 평상시는 폐쇄로 되어 있으며, 찌름봉을 삽입할 때에 개방이 된다. 찌름봉은, 캡(63)을 분리하여 개방단으로부터 삽입된다. 찌름봉에 의하여, 하부 배관(45) 등의 막힘이 해소되게 되어 있다. 또, 볼 밸브(62)는, 열전대 등(온도계)을 삽입하는 경우에도 개방이 된다. 분쇄기(5) 내의 가압 가스는, 열공기이므로, 연료 공급기(50) 측으로 역류가 발생하지 않았는지를 온도에 의하여 확인하는 경우 등, 필요시에 열전대 등을 대좌(58)에 개재시켜 삽입함으로써, 하부 배관(45) 등에 있어서의 온도를 계측할 수 있다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 호퍼부(70)를 구비하는 중계관(65)을 마련해도 된다. 이 경우, 대좌(58)는, 로터리 밸브(47)의 하방에 마련한 중계관(65)에 장착하도록 해도 된다. 이것에 의하여, 접속하는 하부 배관(45) 등의 구경이 다른 경우에도, 구경을 맞춘 중계관(65)을 통하여 대좌(58)를 장착할 수 있다. 또, 대좌(58)를 바이오매스 연료시에만 사용하는 경우는, 로터리 밸브(47)와 함께, 분리할 수 있다.

도 5에는, 상부 배관(49)에 마련된 세정수 노즐(67)이 나타나 있다. 도 5는, 도 3에 있어서의 A-A 단면이다. 세정수 노즐(67)은, 상부 배관(49)의 내주면을 따라 배치된 2개의 대략 반원호상의 헤더(67a)로부터 세정수를 하방을 향하여 공급하여 산포한다. 이것에 의하여, 석탄 연료일 때에 단관(48)의 내면에 부착한 석탄을 씻어내게 되어 있다. 세정수 노즐(67)에는, 세정수 공급 배관(68)이 접속되어 있다. 세정수는, 세정수 공급 배관(68)에 마련된 세정수용 볼 밸브(69)에 의하여 공급 및 정지가 제어된다. 세정수용 볼 밸브(69)는, 바이오매스 연료일 때에는 항상 폐쇄로 되어, 바이오매스 연료가 흡수하고 습윤하여 로터리 밸브(47) 등에 폐색되는 것을 억제한다.

본 실시형태에서는, 분쇄기(5)의 상류 측에 호퍼부(70)를 구비하는 경우가 있다. 도 6에 나타나 있는 바와 같이, 하부 배관(45)의 상단부에는, 상방을 향하여 확경하는 호퍼부(70)가 마련되어 있다. 또한, 도 6에는 연료 공급기(50) 내에 마련된 벨트 컨베이어(51)가 나타나 있다. 이 벨트 컨베이어(51)에 의하여 연료가 차례로 하방으로 송출되게 되어 있다.

호퍼부(70)의 내면에는, 내마모재가 마련되어 있다. 내마모재로서는, 예를 들면, 세라믹스나, 경화 육성 용접을 들 수 있다.

호퍼부(70)의 내면에 내마모재를 마련하는 이유는 이하와 같다. 도 6과 같이 로터리 밸브(47)가 존재하고 있으면, 연료가 호퍼부(70)에 직접 충돌하는 일은 없고, 또 로터리 밸브(47)를 이용하는 경우는 연료가 바이오매스 연료로 되므로 호퍼부(70)의 내면이 손상될 우려는 없다. 이에 대하여, 로터리 밸브(47)를 설치한 상태로부터, 도 7에 나타내는 바와 같이 단관(48)을 설치한 상태로 교환하면, 단관(48)이 존재하기만 할 뿐이므로 연료 공급기(50)로부터 낙하한 석탄은 중력으로 가속하여 직접 호퍼부(70)에 충돌하는 것이 있다. 또, 로터리 밸브(47)와의 교환을 전제로 한 구조로 되어 있으므로, 호퍼부(70)의 위치는 로터리 밸브(47)의 하방이 되는 쪽이 편리하며, 이 경우는 연료 공급기(50)로부터 호퍼부(70)까지의 거리가 길어진다. 비교예로서 도 8의 경우와 같이 석탄 전용인 경우에는 로터리 밸브(47)와의 교환을 전제로 하지 않으므로, 석탄 공급관(40')의 상단부 측에 마련한 호퍼부(70')는, 연료 공급기(50)의 근방에 접근시켜 배치할 수 있다. 따라서, 도 7에 나타낸 바와 같이 로터리 밸브(47)를 설치한 상태로부터 단관(48)을 설치한 상태로 교환하는 것이 가능한 구조를 채용하는 경우에는, 연료 공급기(50)로부터 호퍼부(70)까지의 거리가 길어지기 때문에, 호퍼부(70)의 내면에 중력 낙하로 가속한 석탄이 고속으로 충돌하게 된다. 따라서, 호퍼부(70)의 내면에 내마모재를 마련하는 것은, 호퍼부(70)의 내면의 손상을 저감시키는 데 있어서 유효해진다.

다음으로, 도 9를 이용하여, 도 2에 나타낸 로터리 밸브(47)와, 도 3에 나타낸 단관(48)을 교환하는 공정에 대하여 설명한다.

도 9에 나타나 있는 바와 같이, 분쇄기(5)는, 하부 플로어(F1) 상에 설치되며, 연료 공급기(50)는 상부 플로어(F2) 상에 설치되어 있다. 하부 플로어(F1)와 상부 플로어(F2)의 사이에서, 로터리 밸브(47)의 설치 위치보다 하방이며 또한 하부 배관(45)의 상부 부근의 접속 부분의 높이 위치에, 중간 플로어(F3)가 마련되어 있다.

이하에, 로터리 밸브(47)를 분리하여, 단관(48)을 장착하는 공정에 대하여 설명한다.

먼저, 슬리브 조인트(54)의 통부(54a)를 체결하고 있는 반분할로 된 체결 밴드(54b)를 느슨하게 하거나, 또는 분리한다(부호 S1 참조).

다음으로, 슬리브 조인트(54)의 통부(54a)를 상방향으로 슬라이드한다(부호 S2 참조). 또한, 통부(54a)를 하방향으로 슬라이드시켜도 된다.

다음으로, 상부 배관 하단부(56)를 수평 방향으로 이동시켜 분리한다(부호 S3 참조). 이것에 의하여, 로터리 밸브(47)의 상방에 공간이 형성되어, 로터리 밸브(47)의 분리가 용이해진다.

다음으로, 로터리 밸브(47)를, 상부 플로어(F2)로부터 매달아 내린 로프(72)를 이용하여, 매달아 내려 수평 방향으로 이동한다(부호 S4 참조). 예를 들면, 상부 플로어(F2)에 마련한 호이스트 또는 모노레일로부터 매달아 내린 로프의 하단을, 로터리 밸브(47)에 마련한 아이플레이트에 장착하여 매달아 내린다. 또한, 중간 플로어(F3)에 하부 레일이나, 대차, 롤러 등의 횡인장치(橫引裝置)를 마련하여 로터리 밸브(47)를 이동시켜도 된다.

다음으로, 로터리 밸브(47)를 더 수평 방향으로 매달아 내려 이동시키고(부호 S5 참조), 중간 플로어(F3) 상의 소정 위치에 보관한다.

이상에 의하여, 로터리 밸브(47)의 반출 및 보관이 종료한다.

그리고, 단관(48)을 상부 배관(49)과 하부 배관(45)의 사이의 교환 위치에 로프(73)로 매달아 내려 이동시키고(부호 S6 참조), 상부 배관 하단부(56)와 단관(48)을 장착한다. 그 후, 슬리브 조인트(54)의 통부(54a)를 하방으로 슬라이드하고, 체결 밴드(54b)를 장착하여 체결해서 고정한다. 이것에 의하여, 단관(48)의 장착이 종료된다.

단관(48)으로부터 로터리 밸브(47)로 교환하는 수순은, 상기와 반대의 수순이 된다.

본 실시형태에 의하면, 이하의 작용 효과를 나타낸다.

상부 배관(49)과 하부 배관(45)의 사이에, 로터리 밸브(47)와 단관(48)이 교환 가능한 교환부를 마련하는 것으로 했다. 이것에 의하여, 바이오매스 연료를 이용하는 경우에는 로터리 밸브(47)를 설치하여 분쇄기(5)로부터의 가압 가스의 분출을 로터리 밸브(47)로 시일하여, 연료 공급기(50)나 또한 그 상류의 벙커(13)까지 가압 가스가 분출하는 것을 방지할 수 있다. 석탄 연료를 이용하는 경우에는 로터리 밸브(47) 대신에 단관(48)을 설치한다. 석탄 연료의 경우는, 바이오매스 연료에 비하여 조밀하게 저장되므로, 분쇄기(5)로부터의 가압 가스의 분출은 연료 공급기(50)나 그 상류의 다운스파우트(52)로 시일할 수 있다.

따라서, 바이오매스 연료를 석탄 연료로부터 전환한 경우에도, 공통의 연료 공급기(50)나 분쇄기(5)를 이용할 수 있다.

상부 배관(49)의 하단에, 상부 배관(49)의 본체로부터 분할된 상부 배관 하단부(56)를 마련하여, 상부 배관(49)의 본체와 상부 배관 하단부(56)의 접속부를 통부(54a)로 덮고, 체결 밴드(54b)로 통부(54a)를 체결하여 기밀하게 고정하는 슬리브 조인트(54)를 마련하는 것으로 했다. 이것에 의하여, 상부 배관(49)과 로터리 밸브(47) 또는 단관(48)을 접속할 때에, 배관 길이의 오차를 흡수하여 교환을 용이하게 할 수 있다.

바이오매스 연료를 이용하는 경우에, 로터리 밸브(47)보다 상방으로부터 물을 공급하면, 바이오매스 연료가 흡수하고 습윤하여 로터리 밸브(47) 내에서 폐색하여 버릴 우려가 있다. 따라서, 로터리 밸브의 하방에 대좌(58)를 마련하고 소화수 배관(60)을 장착하여, 소화가 필요해진 경우에 하부 배관(45)을 향하여 물을 공급하여 산포하도록 했다. 이것에 의하여, 바이오매스 연료에 의하여 로터리 밸브(47)가 폐색될 우려를 회피한다.

석탄을 공급하는 상부 배관(49) 등의 석탄 공급관에 대해서는, 배관 내면을 슬라이딩하여 부착 석탄을 제거하는 스크레이퍼를 마련하는 경우가 있다. 그러나, 본 실시형태와 같이 석탄 연료를 이용하는 경우에는 단관(48)으로 교환하는 구성으로 되어 있으므로, 단관(48)에 대하여 스크레이퍼를 마련하는 것은 구조상 곤란하다. 따라서, 상부 배관(49)에 세정수 노즐(67)(도 5 참조)을 마련하고, 석탄 연료의 경우에 하방을 향하여 물을 산포하는 것으로 했다. 이것에 의하여, 단관(48)에 스크레이퍼를 마련할 필요가 없어져, 단관(48)으로 교환할 때의 작업 용이성을 높일 수 있다.

석탄 연료를 사용할 때에 단관(48)이 장착되면, 연료 공급기(50)로부터 공급된 석탄 연료가 낙하하여 중력으로 가속한 상태로 호퍼부(70)의 내면에 충돌한다(도 7 참조). 따라서, 호퍼부(70)의 내면에 내마모재를 마련하는 것으로 하여, 호퍼부(70)의 손상을 방지할 수 있다.

또, 로터리 밸브(47)와 단관(48)을 교환 가능하게 하여, 바이오매스 연료와 석탄 연료를 구분하여 사용할 수 있도록 했다. 이것에 의하여, 바이오매스 연료를 사용할 수 없는 기간이나, FIT(Feed-in Tariff: 고정가격 매입 제도) 운용으로 바이오매스 연료를 사용하지 않는 기간에는, 석탄 연료에 의한 운전이 가능해지므로, 연료 공급 설비를 최소의 변경을 행함으로써 설비의 대형화를 억제하여, 효율적인 플랜트 운용이 가능해진다.

또, 상술한 실시형태에서는, 바이오매스 연료로서는 전부를 바이오매스계 연료를 이용하여 분쇄하는 분쇄기(5)로서 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니며, 석탄과 함께 바이오매스 연료를 혼합하여 분쇄하는 분쇄기에 대해서도 이용할 수 있다.

1: 보일러 설비
3: 보일러 본체
5: 분쇄기
7: 미분 연료 공급관
9: 버너
11: 바이오매스용 사일로
13: 벙커
15: 열공기 공급관
17: 1차 통풍기
19: 공기 예열기
21: 가스 재순환 통풍기
23: 전기 집진기
25: 탈질 장치
27: 유인 통풍기
29: 탈황 장치
31: 굴뚝
40: 연료 공급 배관 구조
42: 분쇄 테이블
43: 분쇄 롤러
44: 로터리 세퍼레이터
45: 하부 배관
47: 로터리 밸브
48: 단관(접속 배관)
49: 상부 배관
50: 연료 공급기
50a: 시일 에어 배관
50a1: 시일 에어용 밸브
50b: 소화수 배관
50b1: 소화수용 밸브
51: 벨트 컨베이어
52: 다운스파우트
54: 슬리브 조인트
54a: 통부
54b: 체결 밴드(체결 고정구)
56: 상부 배관 하단부
58: 대좌(분기 배관)
60: 소화수 배관(물 공급부)
60a: 소화수용 밸브
61: 퍼지 에어 배관
61a: 퍼지 에어용 밸브
62: 볼 밸브
63: 캡
65: 중계관
67: 세정수 노즐
68: 세정수 공급 배관
69: 세정수용 볼 밸브
70: 호퍼부
72, 73: 로프
F1: 하부 플로어
F2: 상부 플로어
F3: 중간 플로어

Claims

분쇄 전의 연료를 소정의 공급량으로 공급하는 연료 공급기에 접속된 상부 배관과,
분쇄기에 접속되어 상기 분쇄기에 상기 연료를 유도하는 하부 배관과,
상기 상부 배관과 상기 하부 배관의 사이에 마련되어, 로터리 밸브와 접속 배관이 교환 가능하게 된 교환부를 구비하고 있는
연료 공급 배관 구조.
제 1 항에 있어서,
상기 상부 배관의 하단에는, 상기 상부 배관의 본체로부터 분할됨과 함께 상기 교환부에 접속되는 상부 배관 하단부가 마련되고,
상기 상부 배관의 상기 본체의 하단 측과 상기 상부 배관 하단부의 상단 측을 덮는 통부와, 상기 통부를 외주 측으로부터 체결하여 고정하는 체결 고정구를 구비하는 슬리브 조인트를 구비하고 있는
연료 공급 배관 구조.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 로터리 밸브의 연직 하방에는, 물을 공급하는 물 공급부가 마련되어 있는
연료 공급 배관 구조.
제 3 항에 있어서,
상기 물 공급부는, 수평 방향에 대하여 안식각 이상으로 경사져 상기 하부 배관으로 통기하는 분기 배관에 마련되어 있는
연료 공급 배관 구조.
제 4 항에 있어서,
상기 분기 배관에는, 퍼지 에어 공급부, 및/또는 온도계 삽입부, 및/또는 찌름봉 삽입부가 마련되어 있는
연료 공급 배관 구조.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상부 배관의 내부에는, 연직 하방을 향하여 물을 공급하고 산포하는 세정수 노즐과, 상기 물의 공급을 제어하는 밸브가 마련되어 있는
연료 공급 배관 구조.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하부 배관의 상단부에는, 호퍼부가 마련되고,
상기 호퍼부의 내면에는 내마모재가 마련되어 있는
연료 공급 배관 구조.
연료를 저장하는 벙커와,
상기 벙커로부터 연료를 받아들여 소정의 공급량으로 공급하는 연료 공급기와,
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 연료 공급 배관 구조와,
상기 연료 공급 배관 구조의 연직 하방에 마련된 분쇄기를 구비하고 있는
연료 분쇄 공급 시스템.
분쇄 전의 연료를 소정의 공급량으로 공급하는 연료 공급기에 접속된 상부 배관과,
분쇄기에 접속되어 상기 분쇄기에 상기 연료를 유도하는 하부 배관과,
상기 상부 배관과 상기 하부 배관의 사이에 마련되어, 로터리 밸브와 접속 배관이 교환 가능하게 된 교환부를 구비한 연료 공급 배관 구조의 운용 방법으로서,
바이오매스 연료를 이용하는 경우에, 상기 접속 배관 대신에 상기 로터리 밸브를 설치하고, 석탄을 이용하는 경우에, 상기 로터리 밸브 대신에 상기 접속 배관을 설치하는
연료 공급 배관 구조의 운용 방법.