KR20200039221A - 발전 플랜트용 질소산화물 및 황산화물 측정장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발전 플랜트용 질소산화물 및 황산화물 측정장치를 개시한다. 개시된 발전 플랜트용 질소산화물 및 황산화물 측정장치는, 보일러의 배기덕트의 외면에 결합되며, 배기가스의 순환을 위한 가스 순환유로부를 구비하는 본체와, 가스 순환유로부와 연통하도록 본체에 결합되며, 배기가스에 포함되는 질소산화물과 황산화물을 감지하는 배기가스 감지부와, 가스 순환유로부와 연통하도록 본체에 결합되어 배기덕트의 내부로 삽입되며, 배기덕트로 배출되는 배기가스를 배기가스 감지부로 유도하는 배기가스 유입 노즐부와, 배기덕트의 내부에 위치하도록 본체에 구비되며, 배기가스의 흐름을 통해 본체로 유입되는 배기가스를 배기덕트로 배출시키는 배기가스 배출부를 구비하는 것을 특징으로 한다. 따라서 본 발명은 보일러의 배기덕트를 통해 배출되는 배기가스를 유입구와 배기구의 압력차이를 이용하여 원활하게 흡입되어 배출되도록 함으로써, 배기가스에 포함되는 질소산화물 및 황산화물을 효과적으로 측정할 수 있다.
Description
본 발명은 발전 플랜트용 질소산화물 및 황산화물 측정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보일러의 배기덕트를 통해 배출되는 배기가스를 유입구와 배기구의 압력차이를 이용하여 원활하게 흡입되어 배출되도록 함으로써, 배기가스에 포함되는 질소산화물 및 황산화물을 효과적으로 측정할 수 있도록 하는 발전 플랜트용 질소산화물 및 황산화물 측정장치에 관한 것이다.
일반적으로, 발전소는 크게 원자력 발전소, 수력 발전소, 화력 발전소, 태양열 발전소로 구분되며, 최근에는 복합 발전소가 건설되고 있는 추세이다.
이중 화력 발전소(Thermoelectric Power Plant)는 석탄, 석유, 천연가스 등의 연료를 연소시킨 열을 이용하여 고온고압의 증기를 만들고, 이 고온고압의 증기를 이용하여 증기 터빈을 회전시켜 전력을 생산하게 된다.
한편, 최근에 건설되는 화력 발전소에서 많이 채택되고 있는 순환 유동층(Fluidized Bed) 연소 기술은 석탄을 적당한 크기로 분쇄하여 만든 석탄 입자들과 석회석 및 모래와 같은 유동 매체에 적정속도의 공기를 불어넣어 부유 유동층(Suspended FluidIzed Bed)상태로 만들어 보일러로 공급하여 연소시키는 방법이다.
이러한, 순환 유동층 연소는 고체 입자에 의한 직접 열전달로 열전달 효율이 매우 높고 노 내의 연소온도는 미분탄 연소방식의 노내 온도보다 훨씬 적어 수관 및 과열기관 등의 고온부식, 스케일 등의 설비 파손이 적은 장점이 있을 뿐만 아니라, 그 독특한 연소 특성상 유동매체가 완전 연소될 때까지 순환시키기 때문에 미분탄 연소식과는 달리 낮은 발열량과 다량의 수분을 함유한 저질탄 연소가 가능하고, 비교적 낮은 온도(900℃ 이하)에서 연소가 일어나기 때문에 질소산화물의 발생이 현저하게 감소된다. 이로 인하여, 질소산화물 배출 규제치 준수를 위한 별도의 탈질설비(SCR or SNCR)를 필요로 하지 않는 이점도 있었다.
순환 유동층 연소 기술에 사용되는 석탄 연소보일러는 비회(Fly Ash) 등의 분진이 다량 발생하기 때문에 보일러 후단에 집진설비를 설치하게 되며, 집진설비로 주로 전기 집진기가 사용된다.
전기 집진기는 크게 하전장치, 추타장치(Rapper), 분진배출장치를 포함하며, 보일러에서 배출되는 배기가스가 입구측의 정류판을 통해 그 분포가 균일화되면서 내부를 통과하게 된다. 그리고 배기가스에 포함되는 애쉬가 방전극과 집진극을 포함하는 전극판에 의해 포집되고, 포진된 분진이 추타장치에 의해 호퍼로 낙하되어 처리된다.
또한, 보일러의 배기덕트나 전기 집진기에는 배기가스에 포함되는 애쉬를 측정하기 위한 측정장치가 다양한 형태로 설치된다.
그러나, 상기와 같은 종래 기술의 보일러의 애쉬 측정장치는 덕트를 따라 배출되는 배기가스의 포집이 원활하게 이루어지지 못하는 문제점이 있다.
따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
한편, 대한민국 등록실용신안 제20-0421275호(등록일:2006년07월04일)에는 "보일러 배기가스의 샘플링 프로브 구조"가 개시되고, 등록특허 제10-0890062호(등록일:2009년03월16일)에는 "시료가스 채취용 프로브 유니트 및 이를 이용한 배기가스 원격측정시스템"이 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 보일러의 배기덕트를 통해 배출되는 배기가스를 유입구와 배기구의 압력차이를 이용하여 원활하게 흡입되어 배출되도록 하여 배기가스에 포함되는 질소산화물 및 황산화물을 효과적으로 측정할 수 있는 발전 플랜트용 질소산화물 및 황산화물 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 발전 플랜트용 질소산화물 및 황산화물 측정장치는, 보일러의 배기덕트의 외면에 결합되며, 배기가스의 순환을 위한 가스 순환유로부를 구비하는 본체와, 상기 가스 순환유로부와 연통하도록 상기 본체에 결합되며, 상기 배기가스에 포함되는 질소산화물과 황산화물을 감지하는 배기가스 감지부와, 상기 가스 순환유로부와 연통하도록 상기 본체에 결합되어 상기 배기덕트의 내부로 삽입되며, 상기 배기덕트로 배출되는 상기 배기가스를 상기 배기가스 감지부로 유도하는 배기가스 유입 노즐부와, 상기 배기덕트의 내부에 위치하도록 상기 본체에 구비되며, 상기 배기가스의 흐름을 통해 상기 본체로 유입되는 상기 배기가스를 상기 배기덕트로 배출시키는 배기가스 배출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 배기가스 유입 노즐부는, 일단부가 상기 본체로 삽입되어 고정되고 타단부가 상기 배기덕트의 내부에 위치되는 가스유입 배관부재와, 상기 가스유입 배관부재의 타단부에 결합되며, 상기 배기덕트에서 이송하는 배기가스의 유속을 저감시켜 포집하는 유속 저감통부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 배기가스 배출부는, 상기 본체의 가스 순환유로부와 연결되는 가스배출 배관부재와, 상기 가스배출 배관부재에 수직으로 결합되며, 상기 배기가스의 유속을 증가시키는 가스유속 증가부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따른 발전 플랜트용 질소산화물 및 황산화물 측정장치는 종래기술과는 달리 보일러의 배기덕트를 통해 배출되는 연소가스를 배기가스 유입 노즐부와 배기가스 배출부의 압력차이를 이용하여 원활하게 흡입되어 배출하므로, 배기가스에 포함되는 질소산화물 및 황산화물을 효과적으로 채집하여 측정할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발전 플랜트용 질소산화물 및 황산화물 측정장치를 설명하기 위한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발전 플랜트용 질소산화물 및 황산화물 측정장치를 나타낸 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 결합 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발전 플랜트용 질소산화물 및 황산화물 측정장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배기가스 배출부를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발전 플랜트용 질소산화물 및 황산화물 측정장치의 배기가스 흐름을 보인 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발전 플랜트용 질소산화물 및 황산화물 측정장치를 나타낸 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 결합 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발전 플랜트용 질소산화물 및 황산화물 측정장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배기가스 배출부를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발전 플랜트용 질소산화물 및 황산화물 측정장치의 배기가스 흐름을 보인 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 발전 플랜트용 질소산화물 및 황산화물 측정장치의 바람직한 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발전 플랜트용 질소산화물 및 황산화물 측정장치를 설명하기 위한 모식도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발전 플랜트용 질소산화물 및 황산화물 측정장치를 나타낸 분해 사시도이고, 도 3은 도 2의 결합 사시도이다.
또한, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발전 플랜트용 질소산화물 및 황산화물 측정장치를 설명하기 위한 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배기가스 배출부를 설명하기 위한 단면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발전 플랜트용 질소산화물 및 황산화물 측정장치의 배기가스 흐름을 보인 도면이다.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 발전 플랜트용 질소산화물 및 황산화물 측정장치(100)는, 발전 플랜트용 보일러의 배기덕트(10)에 설치되어 배기덕트(10)를 통해 배출되는 배기가스에 포함되는 질소산화물 및 황산화물을 측정한다.
이를 위하여 본 실시 예에 따른 발전 플랜트용 질소산화물 및 황산화물 측정장치(100)는 배기덕트(10)에 결합되는 본체(110)와, 배기가스의 질소산화물 및 황산화물을 감지하도록 본체(110)에 결합되는 배기가스 감지부(120)와, 배기가스를 배기가스 감지부(120)로 유도하기 위한 배기가스 유입 노즐부(130)와, 배기가스 감지부(120)를 거친 배기가스를 배출시키는 배기가스 배출부(140)를 포함한다.
이러한 본 실시 예에 따른 발전 플랜트용 질소산화물 및 황산화물 측정장치(100)는 배기가스 유입 노즐부(130)와 배기가스 배출부(140)에 배기가스의 압력차이가 발생되도록 하여 배기가스의 흐름을 원활하게 유지시켜, 배기가스의 질소산화물 및 황산화물을 효과적으로 채집하여 측정할 수 있다.
본체(110)는 보일러의 배기덕트(10)의 외면에 볼트를 통해 결합되며, 배기가스의 순환을 위한 가스 순환유로부(110a)를 구비한다. 구체적으로, 본체(110)는 배기덕트(10)에 결합되는 플랜지부재(111)와, 배기가스 감지부(120)가 결합되는 메인블록(113)을 포함한다.
플랜지부재(111)는 중앙부에 배기가스 유입 노즐부(130)가 관통하고, 일측에 배기가스 배출부(140)가 결합된다.
메인블록(113)은 배기가스 감지부(120)가 결합되며, 배기가스의 순환을 위한 가스 순환유로부(110a)가 형성된다. 이때, 배기가스 감지부(120)는 가스 순환유로부(110a)로 삽입된다.
가스 순환유로부(110a)는 배기가스 유입 노즐부(130)와 배기가스 배출부(140)를 연결하도록 플랜지부재(111)와 메인블록(113)에 형성된다.
배기가스 감지부(120)는 가스 순환유로부(110a)와 연통하도록 본체(110)의 메인블록(113)에 결합되며, 내부의 배기가스의 순환을 위한 센싱유로(121)가 형성된다. 이러한 배기가스 감지부(120)는 고정플랜지를 통해 메인블록(113)에 결합되며, 외부의 제어장치와 연결된다. 본 실시 예에 따른 배기가스 감지부(120)는 센싱유로(121)를 통해 순환하는 배기가스에 포함되는 질소산화물과 황산화물을 감지한다.
배기가스 유입 노즐부(130)는 가스 순환유로부(110a)와 연통하도록 플랜지부재(111)를 관통하여 메인블록(113)에 결합되며, 배기덕트(10)에서 이송되는 배기가스를 배기가스 감지부(120)로 유도한다.
이러한 배기가스 유입 노즐부(130)는 본체(110)에 결합되어 배기덕트(10)의 내부에 배치되는 가스유입 배관부재(131)와, 배기가스를 가스유입 배관부재(131)로 유도하기 위한 유속 저감통부재(133)를 포함한다. 이때, 유속 저감통부재(133)는 가스유입 배관부재(131)에 결합된다.
가스유입 배관부재(131)는 일단부가 플랜지부재(111)를 관통하여 메인블록(113)의 가스 순환유로부(110a)에 결합되고, 타단부가 배기덕트(10)의 내부에 위치하게 된다. 이러한 가스유입 배관부재(131)는 배기덕트(10)의 크기와 형상에 따라 배관어댑터(131a)를 통해 복수개 연결되어 사용될 수도 있다.
유속 저감통부재(133)는 가스유입 배관부재(131)의 직경보다 크게 형성되며, 가스유입 배관부재(131)의 타단부에 결합된다. 이러한 유속 저감통부재(133)는 배기가스의 이송방향과 대응되는 부위에 배기가스의 유입을 위한 가스 유입공(133a)이 복수개 형성된다. 즉, 가스 유입공(133a)을 통해 유속 저감통부재(133)로 유입되는 배기가스의 유속이 저하되면서 가스유입 배관부재(131)로 유입된다.
본 실시 예에 따른 가스유입 배관부재(131)는 배기가스 배출부(140)에 의해 발생하는 유입구와 배출구의 압력차이로 인하여 유속 저감통부재(133)의 배기가스가 가스유입 배관부재(131)를 통해 원활하게 유입된다.
배기가스 배출부(140)는, 배기덕트(10)의 내부에 위치하도록 본체(110)의 플랜지부재(111)에 결합되며, 배기가스의 흐름을 통해 본체(110)의 가스 순환유로부(110a)로 유입되어 순환하는 배기가스의 배출을 촉진시킨다.
이를 위하여 본 실시 예에 따른 배기가스 배출부(140)는 플랜지부재(111)에 결합되어 본체(110)의 가스 순환유로부(110a)와 연통되는 가스배출 배관부재(141)와, 가스배출 배관부재(141)의 배기가스 배출을 촉진시키기 위한 가스유속 증가부재(143)를 포함한다.
가스배출 배관부재(141)는 배기덕트(10)의 내부에 위치하도록 플랜지부재(111)와 결합되며, 끝단부에 가스유속 증가부재(143)가 결합된다.
가스유속 증가부재(143)는 가스배출 배관부재(141)의 끝단부 압력이 낮아지도록 배기가스가 이송된다. 이러한 가스유속 증가부재(143)는 배기덕트(10)의 배기가스 이송방향과 동일한 방향으로 배치되며, 내부로 유입되는 배기가스의 유속을 증가시키게 된다. 이를 위하여 가스유속 증가부재(143)는 가스 유입구의 직격이 가스 배출구의 직경보다 크게 형성되며 가스 배출구 부위에 가스배출 배관부재(141)가 수직으로 결합된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발전 플랜트용 질소산화물 및 황산화물 측정장치(100)는, 보일러의 배기덕트(10)를 통해 배출되는 배기가스를 배기가스 유입 노즐부(130)와 배기가스 배출부(140)에 의해 발생하는 압력차이에 의해 원활하게 유입되어 배기가스 감지부(120)를 순환하여 배출된다. 이를 통해 분석을 위한 배기가스와 지속적으로 순환되므로, 실시간으로 측정결과를 도출할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 발전 플랜트용 질소산화물 및 황산화물 측정장치(100)는 배기가스 유입 노즐부(130)에서는 유속 저감통부재(133)에 의해 배기가스의 흐름이 저하되고, 배기가스 배출부(140)에서는 가스유속 증가부재(143)에 의해 배기가스 배출이 증가하게 된다. 따라서, 배기가스의 유입이 효과적으로 진행되므로, 배기가스의 질소산화물 및 황산화물 측정을 보다 용이하게 진행할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100 : 발전 플랜트용 질소산화물 및 황산화물 측정장치
110 : 본체 111 : 플랜지부재
113 : 메인블록 120 : 배기가스 감지부
121 : 센싱유로 130 : 배기가스 유입 노즐부
131 : 가스유입 배관부재 133 : 유속 저감통부재
140 : 배기가스 배출부 141 : 가스배출 배관부재
143 : 가스유속 증가부재
110 : 본체 111 : 플랜지부재
113 : 메인블록 120 : 배기가스 감지부
121 : 센싱유로 130 : 배기가스 유입 노즐부
131 : 가스유입 배관부재 133 : 유속 저감통부재
140 : 배기가스 배출부 141 : 가스배출 배관부재
143 : 가스유속 증가부재
Claims (3)
- 보일러의 배기덕트의 외면에 결합되며, 배기가스의 순환을 위한 가스 순환유로부를 구비하는 본체;
상기 가스 순환유로부와 연통하도록 상기 본체에 결합되며, 상기 배기가스에 포함되는 질소산화물과 황산화물을 감지하는 배기가스 감지부;
상기 가스 순환유로부와 연통하도록 상기 본체에 결합되어 상기 배기덕트의 내부로 삽입되며, 상기 배기덕트로 배출되는 상기 배기가스를 상기 배기가스 감지부로 유도하는 배기가스 유입 노즐부; 및
상기 배기덕트의 내부에 위치하도록 상기 본체에 구비되며, 상기 배기가스의 흐름을 통해 상기 본체로 유입되는 상기 배기가스를 상기 배기덕트로 배출시키는 배기가스 배출부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 플랜트용 질소산화물 및 황산화물 측정장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 배기가스 유입 노즐부는, 일단부가 상기 본체로 삽입되어 고정되고 타단부가 상기 배기덕트의 내부에 위치되는 가스유입 배관부재; 및
상기 가스유입 배관부재의 타단부에 결합되며, 상기 배기덕트에서 이송하는 배기가스의 유속을 저감시켜 포집하는 유속 저감통부재;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 플랜트용 질소산화물 및 황산화물 측정장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 배기가스 배출부는, 상기 본체의 가스 순환유로부와 연결되는 가스배출 배관부재; 및
상기 가스배출 배관부재에 수직으로 결합되며, 상기 배기가스의 유속을 증가시키는 가스유속 증가부재;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 플랜트용 질소산화물 및 황산화물 측정장치.
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