KR20200076401A - Biomass burning system for low emission and high efficiency - Google Patents

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KR20200076401A
KR20200076401A KR1020180165480A KR20180165480A KR20200076401A KR 20200076401 A KR20200076401 A KR 20200076401A KR 1020180165480 A KR1020180165480 A KR 1020180165480A KR 20180165480 A KR20180165480 A KR 20180165480A KR 20200076401 A KR20200076401 A KR 20200076401A
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Abstract

The present invention relates to a biomass burning system with high efficiency and low pollution, which prevents clinker from being generated in accordance with combustion of biomass, and prevents the fouling by fly ash in a boiler. The biomass burning system comprises: a combustion furnace with a combustion chamber; a fuel supply unit which supplies biomass to the combustion chamber as fuel; a fire grate which supports the fuel supplied to the combustion chamber; a first air supply unit which supplies re-circulated exhaust gas and the air to a lower side of the fire grate in the combustion chamber; a second air supply unit which supplies the air from an upper end of the fire grate in the combustion chamber to the flame part of the fuel; and a flame discharge unit which supplies thermal energy from an upper side of the combustion chamber to the boiler, and blocks the fly ash introduced into the boiler. The present invention can prevent nitrogen oxides (NOx) and clinker from being generated, minimize the fouling, keep the operation air ratio low, and maximize the combustion efficiency.

Description

고효율 저공해의 바이오매스 연소 시스템{Biomass burning system for low emission and high efficiency} Biomass burning system for low emission and high efficiency

본 발명은 목질계 바이오매스를 고효율 저공해로 연소할 수 있는 고효율 저공해의 바이오매스 연소 시스템에 관한 것으로, 추가적으로 바이오매스의 연소에 따른 클링커(clinker)의 생성을 방지하고, 보일러에서 플라이 애쉬에 의한 파울링(fouling)을 방지하는 고효율 저공해의 바이오매스 연소 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a high-efficiency, low-pollution biomass combustion system capable of burning wood-based biomass with high-efficiency, low-pollution, and additionally prevents the generation of clinker due to combustion of biomass, and fouls by fly ash in the boiler. It relates to a high-efficiency, low-pollution biomass combustion system that prevents fouling.

최근 지구 온난화에 따른 기후 변화 문제가 인류의 생존에 심각한 위협으로 대두하면서 신 재생 에너지에 대한 관심이 높아지고, 기존 화석 연료를 대체하기 위한 투자가 급격하게 증가하고 있다. 이러한 현실에서 바이오매스는 화석연료의 고갈과 환경오염에 대해 우려를 해소할 수 있는 대체에너지의 한 분야로 주목받고 있다.Recently, as climate change due to global warming poses a serious threat to human survival, interest in renewable energy is increasing, and investments to replace existing fossil fuels are rapidly increasing. In this reality, biomass is drawing attention as a field of alternative energy that can address concerns about depletion of fossil fuels and environmental pollution.

바이오매스는 태양에너지에 의한 식물과 미생물의 광합성에 의하여 생성되는 식물체, 균체와 이를 먹고살아 가는 동물체를 포함하는 생물유기체를 지칭하는 용어이다. 따라서 바이오매스 자원은 곡물 등의 전분질계 자원과 우드칩, 폐목재 등의 임목 및 볏짚, 왕겨와 같은 농부산물을 포함하는 셀룰로오스계의 자원, 사탕수수, 사탕무와 같은 당질계의 자원 및 음식폐기물 등의 유기성 폐기물을 포함하는 포괄적인 의미를 갖는다.Biomass is a term that refers to a bioorganism that includes plants, cells, and animals that eat and live by photosynthesis of plants and microorganisms by solar energy. Therefore, biomass resources include starch-based resources such as grains, cellulose-based resources including forest products such as wood chips, waste wood, and rice, rice husk, sugar-based resources such as sugar cane, sugar beet, and food waste. It has a comprehensive meaning including organic waste.

현재 지구상에는 건조중량으로 약 1.8 내지 2조 톤의 바이오매스가 존재하고, 이 양의 약 10%에 해당하는 2,000억 톤의 바이오매스가 매년 생산되고 있으며, 이는 지구상에 내리쬐는 태양에너지의 약 0.1%가 바이오매스로 축적되고 있는 것에 해당하며, 또한 바이오매스는 근본적으로 CO2에 의한 환경 영향이 없기 때문에 화석연료에 비해 매력적인 에너지원이 아닐 수 없다.Currently, there are about 1.8 to 2 trillion tons of biomass in dry weight on the earth, and 200 billion tons of biomass, which accounts for about 10% of this amount, is produced annually, which is about 0.1 of the solar energy falling on the earth. % Corresponds to the accumulation of biomass, and biomass is an attractive energy source compared to fossil fuels because it has essentially no environmental impact caused by CO 2 .

이와 같은 바이오매스를 에너지화하는 방법은 열화학적 방법과 생물학적 방법으로 나눌 수 있다. 그 중에서 열화학적 방법 중 가장 오래된 에너지 전환 기술은 소각 방법이다. 소각을 통한 바이오매스의 에너지 회수 공정은 반입물의 성상 및 후단 대기오염물질 배출농도 기준에 따라 프로세스 구성 및 단위설비의 설계 조건이 결정되며, 소각방식은 일반적으로 소각로의 종류에 따라, 화격자(fire grate) 및 유동층(Fluidized Bed) 소각 장치로 분류될 수 있다. 화격자 소각 장치는 화격자의 형태에 따라, 고정식 화격자와 이동식 화격자로 분류된다.The method of energizing the biomass can be divided into a thermochemical method and a biological method. The oldest energy conversion technology among thermochemical methods is the incineration method. In the process of energy recovery of biomass through incineration, the process configuration and design conditions of the unit equipment are determined according to the nature of the incoming material and the emission level of air pollutants at the rear end, and the incineration method generally depends on the type of incinerator, fire grate. ) And fluidized bed incineration devices. The grate incineration apparatus is classified into a fixed grate and a movable grate according to the type of grate.

한편, 연소 과정에서 발생하는 대표적인 대기오염물질은 일산화탄소(CO), 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx)을 들 수 있다. 이러한 공해물질 중 황산화물은 현재 기술적으로 후처리에 의존할 수밖에 없지만, 일산화탄소 및 질소산화물의 경우 연소과정에서 그 생성량을 기술적으로 최소화할 수 있다. 이 중에서도 후처리에 가장 큰 비용이 지출되는 공해물질이 질소산화물이다. 질소산화물의 배출 저감 방안으로는 대부분 생성된 질소산화물을 다시 환원시키는 후처리에 의존하고 있어 후처리 설비의 설치와 유지에 막대한 비용을 지출하고 있다.On the other hand, typical air pollutants generated during the combustion process include carbon monoxide (CO), nitrogen oxides (NOx), and sulfur oxides (SOx). Among these pollutants, sulfur oxides are currently forced to rely on post-treatment, but in the case of carbon monoxide and nitrogen oxides, the amount of production during combustion can be technically minimized. Among these, nitrogen oxide is the pollutant that has the greatest cost for post-treatment. As a method for reducing the emission of nitrogen oxides, most of them rely on a post-treatment to reduce the nitrogen oxides generated again, and thus, the installation and maintenance of a post-treatment facility are enormous.

이러한 기술의 일 예가 하기 문헌 1 내지 3 등에 개시되어 있다.An example of such a technique is disclosed in documents 1 to 3 below.

예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 외부에서 내부로 관통하는 공기주입홀을 구비하고, 내부에서 물질이 연소되는 주연소실, 상기 주연소실에 배치되어 상기 물질을 연소시키도록 에너지를 공급하는 주연소버너, 상기 주연소실의 외부에 배치되어 상기 주연소실에서 연소된 고온의 연소가스가 유동하는 하우징, 상기 하우징을 감싸도록 형성되는 외부공기가 유입되는 공기자켓층을 포함하고, 상기 하우징은 상기 하우징의 외부로부터 내부로 관통하도록 상기 하우징에 설치되어 상기 공기자켓층의 외부공기가 유입되며, 상기 공기주입홀로 상기 외부공기를 공급하는 공기분사노즐을 구비하고, 상기 공기주입홀은 상기 공기분사노즐에서 공급되는 상기 외부공기에 의하여 내부로 유인된 상기 하우징을 유동하는 연소가스를 상기 외부공기와 혼합하여 혼합가스를 생성하고, 상기 혼합가스를 상기 주연소실 내부로 공급하는 연소장치에 대해 개시되어 있다.For example, Patent Document 1 below includes an air injection hole penetrating from outside to inside, a main combustion chamber in which substances are burned inside, and a main combustion burner that is disposed in the main combustion chamber and supplies energy to burn the material. , A housing that is disposed outside the main combustion chamber and flows high-temperature combustion gas burned in the main combustion chamber, and includes an air jacket layer through which external air is formed to surround the housing, and the housing is external to the housing. It is installed in the housing to penetrate from inside to the outside air of the air jacket layer, and has an air injection nozzle to supply the external air to the air injection hole, the air injection hole is supplied from the air injection nozzle Disclosed is a combustion device that mixes combustion gas flowing through the housing, which is attracted by the external air, into the external air to generate a mixed gas, and supplies the mixed gas into the main combustion chamber.

또 하기 특허문헌 2에는 중공 형상의 연소로, 상기 연소로 내로 주연소연료를 공급하여 화염을 생성하게 하는 연소기, 상기 연소로의 외주면에 하나 이상으로 배치되며, 상기 연소로 내부에 재연소연료로서 바이오매스를 분사하는 재연소연료 공급모듈, 상기 연소로 내에서의 재연소 과정을 위해 산화제를 공급하는 산화제 공급모듈 및 상기 재연소연료 공급모듈과 상기 산화제 공급모듈에 상기 산화제를 공급하는 산화제 공급부를 포함하고, 상기 재연소연료 공급모듈 내에서 상기 재연소연료와 상기 산화제가 섞인 혼합물이 상기 연소로 내로 공급되어 연료농후영역을 이루고, 상기 산화제 공급모듈을 통한 산화제가 상기 연료농후영역의 후류로 공급되어 연료희박 영역을 이루며, 상기 재연소연료 공급모듈로 공급된 산화제는 상기 재연소연료의 이송기능을 수행하는 바이오매스 재연소 시스템에 대해 개시되어 있다.In addition, in Patent Document 2, a hollow combustion furnace, a combustor that supplies main combustion fuel into the combustion furnace to generate flame, is disposed in one or more on the outer circumferential surface of the combustion furnace, and is used as a reburn fuel inside the combustion furnace. A reburn fuel supply module for injecting biomass, an oxidizer supply module for supplying an oxidizer for a reburn process in the combustion furnace, and an oxidizer supply for supplying the oxidant to the reburn fuel supply module and the oxidizer supply module Included, a mixture of the reburned fuel and the oxidizing agent in the reburned fuel supply module is supplied into the combustion furnace to form a fuel rich region, and an oxidant through the oxidant supply module is supplied downstream of the fuel rich region The oxidant supplied to the reburn fuel supply module has been disclosed for a biomass reburn system that performs the transfer function of the reburn fuel.

한편, 하기 특허문헌 3에는 고효율이며 질소산화물의 발생량을 극력 저감하는 배기 재연 복합발전 플랜트로서, 가스터빈 배기가스를 미분탄을 연료로 하는 보일러에 투입해 열 회수하는 배기 재연소 복합발전 플랜트에서, 미분탄을 공기에 의해 이송해 보일러에 투입함과 동시에, 보일러에 투입된 미분탄의 주위에 가스터빈 배기가스를 선회 흐름으로 부여하는 배기 재연소 복합발전 플랜트에 대해 개시되어 있다.On the other hand, in the following patent document 3, a high-efficiency and exhaust recombustion combined cycle power plant that dramatically reduces the amount of nitrogen oxide generated, in an exhaust recombustion combined cycle power plant in which gas turbine exhaust gas is injected into a boiler using pulverized coal for heat recovery, pulverized coal Disclosed is an exhaust recombustion combined cycle power plant that delivers gas turbine exhaust gas as a swirling flow around the pulverized coal input to the boiler while being transported by air to the boiler.

대한민국 등록특허공보 제10-1133434호(2012.03.29 등록)Republic of Korea Registered Patent Publication No. 10-1133434 (Registration on March 29, 2012) 대한민국 등록특허공보 제10-0959309호(2010.05.14 등록)Republic of Korea Registered Patent Publication No. 10-0959309 (Registered on May 14, 2010) 일본 공개특허공보 제1993-264040호(1993.10.12 공개)Japanese Patent Application Publication No. 1993-264040 (released on October 12, 1993)

상술한 바와 같은 특허문헌에 개시된 기술에서는 고체 바이오매스 보일러의 경우, 고체연료의 특성상 연소효율이 낮으며, 이러한 특성으로 인해 불완전 연소에 의한 CO(일산화탄소)가 급격히 증가하고, 또한 화격자에서 화염 온도의 국부적인 상승으로 클링커가 발생할 뿐만 아니라 NOx의 발생이 타 연료에 비해 상당히 높게 된다는 문제가 있었다.In the technology disclosed in the patent document as described above, in the case of a solid biomass boiler, the combustion efficiency is low due to the characteristics of the solid fuel, and due to these characteristics, CO (carbon monoxide) by incomplete combustion rapidly increases, and also the flame temperature of the grate. There was a problem that not only the clinker was generated due to the local rise, but also the generation of NOx was significantly higher than other fuels.

또한, 연소실에서 발생하는 플라이 애쉬가 비산하여 보일러에서 파울링(fouling)이 발생하여 보일러의 후처리 설비의 부담이 커지게 된다는 문제가 있었다.In addition, there is a problem that the fly ash generated in the combustion chamber is scattered, causing fouling in the boiler, which increases the burden on the boiler's post-treatment equipment.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 보일러로 진입하는 플라이 애쉬의 비산을 최소화하며 연소 효율을 향상시켜 시스템의 운용 효율을 극대화할 수 있는 고효율 저공해의 바이오매스 연소 시스템을 제공하는 것이다.The object of the present invention was made to solve the problems as described above, and minimizes scattering of the fly ash entering the boiler and improves combustion efficiency to improve a high-efficiency low-pollution biomass combustion system that can maximize the operating efficiency of the system. Is to provide.

본 발명의 다른 목적은 질소산화물(NOx)을 저감시켜 공해 물질의 발생을 저감할 수 있는 고효율 저공해의 바이오매스 연소 시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a high-efficiency low-pollution biomass combustion system capable of reducing generation of pollutants by reducing nitrogen oxides (NOx).

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 고효율 저공해의 바이오매스 연소 시스템은 고효율이고 저공해인 바이오매스 연소 시스템으로서, 연소실을 구비한 연소로, 상기 연소실에 바이오매스를 연료로 공급하는 연료공급부, 상기 연소실로 공급된 연료를 지지하는 화격자(fire grate), 상기 연소실 내의 화격자의 하부로 재순환된 배기가스와 공기를 공급하는 제1 공기 공급부, 상기 연소실 내의 상부에서 상기 연료의 화염 하단 부분으로 공기를 공급하는 제2 공기 공급부, 상기 연소실 상부에서 보일러로 열에너지를 공급하며, 상기 보일러로 유입되는 플라이 애쉬를 차단하는 화염 토출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the high-efficiency low-pollution biomass combustion system according to the present invention is a high-efficiency and low-pollution biomass combustion system, a combustion furnace having a combustion chamber, a fuel supply unit for supplying biomass to the combustion chamber as fuel, the combustion chamber A fire grate that supports fuel supplied to, a first air supply for supplying exhaust gas and air recirculated to the bottom of the grate in the combustion chamber, and supplying air from the upper portion in the combustion chamber to the lower portion of the flame of the fuel A second air supply unit, characterized in that it comprises a flame discharge unit for supplying thermal energy to the boiler from the top of the combustion chamber, blocking the fly ash flowing into the boiler.

또 본 발명에 따른 바이오매스 연소 시스템에서, 상기 화염 토출부에는 상기 연소실에서 플라이 애쉬가 비산하여 상기 보일러에서 파울링(fouling)되는 것을 방지하는 제3 공기 공급부가 마련된 것을 특징으로 한다.In addition, in the biomass combustion system according to the present invention, the flame discharge unit is provided with a third air supply unit that prevents the fly ash from scattering in the combustion chamber and fouling in the boiler.

또 본 발명에 따른 바이오매스 연소 시스템에서, 상기 제1 공기 공급부는 1차 연소공기와 재순환 배기가스가 혼합되어 전체적인 화염 온도 및 화격자 표면에서 형성되는 화염의 온도 상승을 억제하여 바이오매스 연소시 생성될 수 있는 클링커(clinker)를 방지하고, 상기 제2 공기 공급부는 고온의 공기를 고속으로 분사하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the biomass combustion system according to the present invention, the first air supply unit is generated by mixing the primary combustion air and the recirculated exhaust gas and suppressing the overall flame temperature and the temperature rise of the flame formed on the grate surface to be generated during biomass combustion. It is possible to prevent the clinker (clinker), the second air supply unit is characterized in that the high-speed air injection.

또 본 발명에 따른 바이오매스 연소 시스템에서, 상기 제2 공기 공급부는 화염의 복사열을 통해 2차 공기가 승온될 수 있도록 공기 유로를 형성하는 공급 파이프가 연소실 내화물 속에 설치되는 다수의 제1 공기 공급구와 다수의 제2 공기 공급구를 포함하고, 상기 제1 공기 공급구는 상기 연소실의 상부에 마련되고, 상기 제2 공기 공급구는 상기 연소실의 측면에 마련된 것을 특징으로 한다.In addition, in the biomass combustion system according to the present invention, the second air supply unit includes a plurality of first air supply ports in which a supply pipe forming an air flow path is installed in the combustion chamber refractory so that secondary air may be heated through radiant heat of the flame. It includes a plurality of second air supply port, the first air supply port is provided on the upper portion of the combustion chamber, the second air supply port is characterized in that provided on the side of the combustion chamber.

또 본 발명에 따른 바이오매스 연소 시스템에서, 상기 제3 공기 공급부는 상기 화염 토출부의 전체 원형 둘레에 걸쳐 마련되고 보일러 연소실을 향한 다수의 접선방향 관통 구멍과 상기 접선방향 관통 구멍을 통해 상기 화염 토출부의 내부로 공급될 공기를 유지시키는 에어 박스를 포함하여 화염의 선회유동을 유도하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the biomass combustion system according to the present invention, the third air supply unit is provided over the entire circular circumference of the flame discharge unit and the flame discharge unit through a plurality of tangential through holes toward the boiler combustion chamber and the tangential through hole. Including the air box for maintaining the air to be supplied to the inside is characterized by inducing a swirling flow of the flame.

또 본 발명에 따른 바이오매스 연소 시스템에서, 상기 화격자는 상기 연소로에서 상기 화염 토출부를 향해 경사지게 마련되고, 상기 제1 공기 공급부에는 다수의 공기 공급구가 마련되고, 상기 다수의 공기 공급구의 직경은 상이하게 형성된 것을 특징으로 한다.In addition, in the biomass combustion system according to the present invention, the grate is provided inclined toward the flame discharge part in the combustion furnace, the first air supply part is provided with a plurality of air supply ports, and the diameter of the plurality of air supply ports It is characterized by being formed differently.

또 본 발명에 따른 바이오매스 연소 시스템에서, 상기 화격자는 상기 연소로에서 상기 화염 토출부를 향해 경사지게 마련되고, 상기 다수의 제1 공기 공급구와 다수의 제2 공기 공급구의 각각은 상기 화격자 바로 상단에서 경사진 화격자에 대응한 높이에 마련되어 화염의 하단부에 고온의 공기를 고속으로 분사하여 공급하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the biomass combustion system according to the present invention, the grate is provided to be inclined toward the flame discharge part in the combustion furnace, and each of the plurality of first air supply ports and the plurality of second air supply ports is tilted from the top of the grate. It is provided at a height corresponding to a photographic grate and is characterized by supplying hot air at high speed to the lower end of the flame to supply it.

또 본 발명에 따른 바이오매스 연소 시스템에서, 상기 다수의 제2 공기 공급구의 일부는 상기 연료공급부의 상부에 마련되고, 상기 다수의 제2 공기 공급구의 일부는 상기 화염 토출부의 하부에 마련되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the biomass combustion system according to the present invention, a part of the plurality of second air supply ports is provided at an upper portion of the fuel supply unit, and a part of the plurality of second air supply ports is provided at a lower portion of the flame discharge unit. Should be

또 본 발명에 따른 바이오매스 연소 시스템에서, 상기 제1 공기 공급부와 제2 공기 공급부에서 각각 분사되는 공기의 분사 속도는 상이한 것을 특징으로 한다.In addition, in the biomass combustion system according to the present invention, the injection speed of air injected from the first air supply unit and the second air supply unit is different.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고효율 저공해의 바이오매스 연소 시스템에 의하면, 연소실 내의 화격자의 하부로 재순환된 배기가스와 공기를 공급하는 제1 공기 공급부에 의해 클링커의 생성을 방지하면서도 질소산화물(NOx) 생성을 억제할 수 있다는 효과가 얻어진다.As described above, according to the high-efficiency low-pollution biomass combustion system according to the present invention, while preventing the generation of clinker by the first air supply unit supplying exhaust gas and air recirculated to the lower part of the grate in the combustion chamber, nitrogen oxide (NOx ) The effect that production can be suppressed is obtained.

또 본 발명에 따른 고효율 저공해의 바이오매스 연소 시스템에 의하면, 연소실 상부에서 보일러로 열에너지를 공급하며, 보일러로 유입되는 플라이 애쉬를 차단하는 화염 토출부를 마련하는 것에 의해 보일러로 유입되는 플라이 애쉬를 최소화할 수 있다는 효과도 얻어진다.In addition, according to the high-efficiency, low-pollution biomass combustion system according to the present invention, by supplying thermal energy to the boiler from the top of the combustion chamber, by providing a flame discharge unit to block the fly ash entering the boiler to minimize the fly ash entering the boiler The effect that it can be obtained is also obtained.

또 본 발명에 따른 고효율 저공해의 바이오매스 연소 시스템에 의하면, 제 2공기 공급부에서 로내 복사열에 의해 예열된 공기가 화염하단의 내부로 고속으로 분사되어 연료로 사용되는 고체 바이오매스의 산화반응을 극대화하여 낮은 운전 공연비(배기가스 O2농도)조건에서 CO 발생이 억제되어 연소효율을 향상시킬 수 있고, 이에 따라 전체 보일러 시스템의 효율을 향상시킬 수 있다는 효과도 얻어진다.In addition, according to the high-efficiency low-pollution biomass combustion system according to the present invention, the air preheated by radiant heat in the second air supply unit is injected at high speed into the inside of the flame to maximize the oxidation reaction of solid biomass used as fuel, CO generation is suppressed under low operating air-fuel ratio (exhaust gas O 2 concentration) conditions, thereby improving combustion efficiency, and accordingly, an effect of improving the efficiency of the entire boiler system is also obtained.

또 본 발명에 따른 고효율 저공해의 바이오매스 연소 시스템에 의하면, 전체 화염온도 상승을 억제하여 질소산화물(NOx)을 저감시켜 공해 물질의 발생을 저감할 수 있다는 효과도 얻어진다.In addition, according to the high-efficiency, low-pollution biomass combustion system according to the present invention, the effect that the generation of pollutants can be reduced by reducing nitrogen oxide (NOx) by suppressing an increase in the total flame temperature is obtained.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고효율 저공해의 바이오매스 연소 시스템의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 고효율 저공해의 바이오매스 연소 시스템의 공정 배관도,
도 3은 도 1에 도시된 연소로와 화염 토출부에서 공기의 공급 상태를 설명하기 위한 도면,
도 4는 도 2에 도시된 화염 토출부에서의 제3 공기 공급부의 구조를 나타내는 단면도,
도 5는 본 발명과 종래의 기술에서 공기비에 따른 CO 농도의 비교 상태를 나타내는 그래프,
도 6은 본 발명과 종래의 기술에서 공기비에 따른 NOx 농도의 비교 상태를 나타내는 그래프.1 is a block diagram of a high-efficiency low-pollution biomass combustion system according to an embodiment of the present invention,
2 is a process piping diagram of a high-efficiency low-pollution biomass combustion system according to the present invention,
3 is a view for explaining the supply state of the air in the combustion furnace and the flame discharge unit shown in Figure 1,
4 is a cross-sectional view showing the structure of the third air supply unit in the flame discharge unit shown in FIG. 2,
Figure 5 is a graph showing the comparative state of the CO concentration according to the air ratio in the present invention and the prior art,
Figure 6 is a graph showing a comparison state of the NOx concentration according to the air ratio in the present invention and the prior art.

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.The above and other objects and new features of the present invention will become more apparent through the description of the present specification and the accompanying drawings.

본 발명에 적용하는 용어 "바이오매스(Biomass)"는 폐기성의 식물 껍질, 폐목재 또는 톱밥 중의 어느 하나로 이루어진 것을 의미하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 볏짚, 왕겨와 같은 농부산물을 포함하는 셀룰로오스계의 자원, 사탕수수, 사탕무와 같은 당질계의 자원 및 음식폐기물 등의 유기성 폐기물을 포함할 수 있다. 또 본 발명에서 사용하는 용어 "연료"는 연료공급부에 저장되고 연소실에서 연소될 연료로서, 상술한 바이오매스를 의미한다.The term "Biomass" applied to the present invention means that it is made of any one of disposable plant bark, waste wood or sawdust, but is not limited thereto, and is a cellulosic system containing agricultural products such as rice straw and rice husk. Resources, sugar-based resources such as sugar cane, sugar beets, and organic wastes such as food waste. In addition, the term "fuel" used in the present invention is a fuel to be stored in the fuel supply unit and burned in the combustion chamber, and means the above-described biomass.

본 발명은 바이오매스를 고효율 저공해로 연소할 수 있는 바이오매스 연소 시스템으로서, 재순환된 배기가스를 1차 공기와 혼합하여 연소로 내에 공급하므로 NOx 및 클링커의 생성을 방지하고, 벽면 내에 설치된 고온의 공기(2차 공기)를 화염에 분사하여 연소효율을 극대화하며, 보일러로 연결되는 연소로의 출구를 선회 구조로 하여 공기(3차 공기)를 공급함으로써 보일러로 유입되는 플라이 애쉬(fly Ash)를 최소화할 수 있는 기술을 마련한다.The present invention is a biomass combustion system capable of combusting biomass with high efficiency and low pollution. As the recirculated exhaust gas is mixed with primary air and supplied into the combustion furnace, generation of NOx and clinker is prevented, and high temperature air installed in the wall surface (Secondary air) is sprayed on the flame to maximize combustion efficiency, and by supplying air (3rd air) by turning the exit of the combustion furnace connected to the boiler into a rotating structure, it minimizes fly ash entering the boiler. Have the skills to do it.

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 도면에 따라서 설명한다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described according to the drawings.

도 1은 본 발명에 따른 고효율 저공해의 바이오매스 연소 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 고효율 저공해의 바이오매스 연소 시스템의 공정 배관도이며, 도 3은 도 1에 도시된 연소로와 화염 토출부에서 공기의 공급 상태를 설명하기 위한 도면이다.1 is a configuration diagram of a high-efficiency low-pollution biomass combustion system according to the present invention, FIG. 2 is a process piping diagram of a high-efficiency low-pollution biomass combustion system according to the present invention, and FIG. 3 is a combustion furnace and flame shown in FIG. It is a figure for explaining the supply state of air in the discharge part.

본 발명에 따른 고효율 저공해의 바이오매스 연소 시스템은 고효율이고 저공해인 바이오매스 연소 시스템으로서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 연소실(110)을 구비한 연소로(100), 상기 연소실(110)에 바이오매스를 연료로 공급하는 연료공급부(200), 상기 연소실(110)로 공급된 연료를 지지하는 화격자(fire grate, 300), 상기 연소실(110) 내의 화격자의 하부로 재순환된 배기가스와 공기를 공급하는 제1 공기 공급부(400), 상기 연소실(110) 내의 상부에서 상기 연료의 화염 부분으로 공기를 공급하는 제2 공기 공급부(500), 상기 연소실(110) 상부에서 보일러(600)로 열에너지를 공급하며 상기 보일러(600)로 유입되는 플라이 애쉬를 차단하는 화염 토출부(700)를 포함한다.The high-efficiency, low-pollution biomass combustion system according to the present invention is a high-efficiency and low-pollution biomass combustion system, as shown in FIGS. 1 and 2, the combustion furnace 100 with the combustion chamber 110, the combustion chamber 110 ) A fuel supply unit for supplying biomass as fuel, a fire grate (300) supporting the fuel supplied to the combustion chamber 110, and exhaust gas recirculated to the lower portion of the grate in the combustion chamber 110. A first air supply unit 400 for supplying air, a second air supply unit 500 for supplying air from the upper portion of the combustion chamber 110 to the flame portion of the fuel, and from the upper portion of the combustion chamber 110 to the boiler 600 It includes a flame discharge unit 700 for supplying thermal energy and blocking the fly ash flowing into the boiler 600.

상기 연소로(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 사각 형상의 밀폐 구조로 이루어지고 내화재 및 내화 벽돌로 둘러쌓인 연소실(110)을 구비하고, 전단부는 연료공급부(200)와 연통되고, 후단부는 화염 토출부(700)와 연통되며, 연소실(110)의 내부에는 연소될 연료가 지지되는 화격자(300)가 마련된다. 또 연소로(100)의 상부, 하부 및 측면에는 제1 공기 공급부(400) 및 제2 공기 공급부(500)에서 공급되는 공기를 연소실(110)로 전달하기 위한 다수의 관통 홀이 마련될 수 있다. 또 연소로(100)의 하부 일측에는 연소실(110)에서 연소된 바이오매스를 배출하기 위한 배출구(120)가 마련된다. The combustion furnace 100 is made of a closed structure of a square shape as shown in Figure 2 and is provided with a combustion chamber 110 surrounded by refractory material and refractory brick, the front end is in communication with the fuel supply 200, the rear end In communication with the flame discharge unit 700, a grate 300 in which fuel to be burned is supported is provided inside the combustion chamber 110. In addition, a plurality of through holes for transmitting air supplied from the first air supply unit 400 and the second air supply unit 500 to the combustion chamber 110 may be provided at upper, lower, and side surfaces of the combustion furnace 100. . In addition, an outlet 120 for discharging biomass burned in the combustion chamber 110 is provided on a lower side of the combustion furnace 100.

상기 연료공급부(200)는 도 2에 도시된 바와 같이, 폐기성의 식물 껍질, 폐목재 또는 톱밥 중의 어느 하나 또는 이들의 혼합물인 바이오매스를 저장 보관하는 호퍼 및 도 1에 도시된 바와 같이 호퍼에 저장된 바이오매스를 자동으로 연소실에 공급하기 위한 스크류 및 스크류를 작동시키는 연료 공급 모터 등을 구비한 이송부재를 포함한다. 상기 호퍼에 저장되는 바이오매스는 펠릿(pellet), 칩(Chip) 형태로서, 볏짚, 왕겨와 같은 농부산물을 포함하는 셀룰로오스계의 자원, 사탕수수, 사탕무와 같은 당질계의 자원 및 음식폐기물 등의 유기성 폐기물일 수도 있다.The fuel supply unit 200 is stored in the hopper as shown in FIG. 1 and the hopper for storing and storing biomass which is one or a mixture of waste plant bark, waste wood or sawdust, as shown in FIG. 2. And a transfer member including a screw for automatically supplying biomass to the combustion chamber and a fuel supply motor for operating the screw. The biomass stored in the hopper is in the form of pellets, chips, and cellulose-based resources including farmer products such as rice straw and rice husk, sugar-based resources such as sugar cane and sugar beet, and food wastes. It can also be organic waste.

상기 화격자(300)는 도 1에 도시된 바와 같이, 연소로(100)에서 화염 토출부(700)를 향해 경사지게 연소실(110) 내에 장착된다. 이 화격자(300)는 일정 각도의 경사도를 유지하도록 마련된다. 이 화격자(300)의 하부에는 도 1에 도시된 바와 같이, 연소된 바이오매스를 배출하는 배출구(120)가 위치한다.The grate 300 is mounted in the combustion chamber 110 inclined toward the flame discharge unit 700 from the combustion furnace 100, as shown in FIG. The grate 300 is provided to maintain a certain angle of inclination. As shown in FIG. 1, an outlet 120 for discharging the burned biomass is located under the grate 300.

상기 제1 공기 공급부(400)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 연소실(110) 내의 화격자(300)의 하부로 재순환된 배기가스와 공기(1차 공기)를 공급하도록 화격자(300)의 하부에 마련된 다수의 공기 공급구(410)와 보일러(600)에서 배출되는 배기가스를 순환시킴과 동시에 공기를 공급하는 1차 공기용 팬(420)을 포함한다.The first air supply unit 400, as shown in Figures 1 and 2, the grate 300 to supply the exhaust gas and air (primary air) recirculated to the bottom of the grate 300 in the combustion chamber 110 It includes a plurality of air supply ports 410 provided in the lower portion and the primary air fan 420 for circulating the exhaust gas discharged from the boiler 600 and supplying air.

상기 공기 공급구(410)는 연소실(110)과 보일러(600)에서 배기가스를 외부로 배출하는 연도(610) 사이에 마련된 파이프 라인을 포함하고, 연소실(110)에 마련된 다수의 관통 홀을 통해 연소실(110)의 내부까지 연장되어 마련된다. 또 본 발명에 따른 공기 공급구(410)는 경사지게 장착된 화격자(300)에 대응하여 연소실(110)의 내부에서 다수의 공기 공급구의 직경이 상이하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같은 화격자(300)의 하부로 균일한 배기가스와 공기를 공급할 수 있도록, 화격자(300)의 선단 부분에는 배기가스와 공기를 고압으로 배출하고, 화격자(300)의 후단 부분에는 배기가스와 공기를 저압으로 배출하는 구성을 마련할 수 있다.The air supply port 410 includes a pipeline provided between the combustion chamber 110 and the flue 610 that discharges exhaust gas from the boiler 600 to the outside, through a plurality of through holes provided in the combustion chamber 110 It is provided to extend to the interior of the combustion chamber 110. In addition, the air supply port 410 according to the present invention may be formed to have different diameters of a plurality of air supply ports in the interior of the combustion chamber 110 in correspondence with the grate 300 mounted obliquely. For example, in order to supply uniform exhaust gas and air to the lower portion of the grate 300 as illustrated in FIG. 1, exhaust gas and air are discharged at high pressure to the tip of the grate 300, and the grate 300 ) May be provided with a configuration for discharging exhaust gas and air at a low pressure.

상술한 제1 공기 공급부(400)는 연소되는 바이오매스의 클링커(clinker)를 방지하기 위해 재순환된 배기가스를 포함하는 1차 공기를 공급하고, 상기 화격자(300)는 제1 공기 공급부(400)에서 공급되는 재순환된 배기가스를 포함하는 1차 공기에 의해 화격자(300)의 하부의 온도가 제어된다. 따라서 바이오매스인 연료가 화격자(300)에서 연소되는 과정에서 연료 중 회성분이 화격자(300)의 표면에서 녹은 후 고형화되는 것(Clinkering)을 방지할 수 있다. 또한, 재순환된 배기가스가 1차 공기와 함께 연소실(110)로 공급됨에 따라 화염온도 상승 억제에 따른 질소산화물(NOx)의 발생을 억제할 수 있다.The above-described first air supply unit 400 supplies primary air including recirculated exhaust gas to prevent clinker of biomass from being burned, and the grate 300 is the first air supply unit 400 The temperature of the lower portion of the grate 300 is controlled by the primary air containing the recycled exhaust gas supplied from. Therefore, in the process of burning biomass fuel in the grate 300, ash components in the fuel may be prevented from solidifying after melting on the surface of the grate 300 (Clinkering). In addition, as the recirculated exhaust gas is supplied to the combustion chamber 110 together with the primary air, it is possible to suppress the generation of nitrogen oxides (NOx) due to suppression of an increase in flame temperature.

상기 제2 공기 공급부(500)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 연소실(110) 내의 화격자(300)에서 연소되는 바이오매스의 상부로 고온의 공기(2차 공기)를 고속으로 분사하기 위해 마련된다. 이를 위해 제2 공기 공급부(500)는 상기 연소실(110) 내의 상부에서 바이오매스인 연료의 화염으로 공기를 공급하는 다수의 제1 공기 공급구(510)와 다수의 제2 공기 공급구(520) 및 고온의 공기를 공급하는 2차 공기용 팬(530)을 포함한다.1 and 2, the second air supply unit 500 injects hot air (secondary air) at a high speed to the top of the biomass burned in the grate 300 in the combustion chamber 110. It is prepared for. To this end, the second air supply unit 500 includes a plurality of first air supply ports 510 and a plurality of second air supply ports 520 that supply air from the upper portion of the combustion chamber 110 to a flame of biomass fuel. And a secondary air fan 530 that supplies hot air.

본 발명에서는 화염의 복사열을 통해 2차 공기가 승온될 수 있도록 공기 유로를 형성하는 공급 파이프가 연소실 내화물 속에 설치되는 제2 공기 공급부(500)를 마련하여 화격자(300) 상에서 연소 중인 바이오매스인 연료로 고온의 공기를 공급하므로, 복사 열전달을 촉진시키고, 연소 효율을 향상시킬 수 있다.In the present invention, a supply pipe forming an air passage so that the secondary air can be heated through radiant heat of the flame is provided with a second air supply unit 500 installed in the combustion chamber refractory to provide fuel that is biomass burning on the grate 300. By supplying high-temperature air to the furnace, it is possible to promote radiative heat transfer and improve combustion efficiency.

도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 공기 공급구(510)는 연소실(110)에 마련된 다수의 관통 홀을 통해 연소실(110)의 상부에 마련되고, 상기 제2 공기 공급구(520)는 연소실(110)에 마련된 다수의 관통 홀을 통해 연소실(110)의 측면에 화격자의 경사를 따라 마련된다. 1 and 3, the first air supply port 510 is provided on the upper portion of the combustion chamber 110 through a plurality of through holes provided in the combustion chamber 110, and the second air supply port ( 520 is provided along the slope of the grate on the side of the combustion chamber 110 through a plurality of through holes provided in the combustion chamber 110.

즉, 도 1 및 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 경사진 화격자(300)에 따라 화격자(300) 바로 상단에서, 상기 제2 공기 공급부(500)는 연료공급부(200)의 상부에 마련된 하나의 제2 공기 공급구, 상기 하나의 제2 공기 공급구의 분사 위치보다 하부에 마련된 하나의 제1 공기 공급구, 상기 하나의 공기 공급부의 분사 위치보다 하부에 마련된 다른 하나의 제2 공기 공급구, 상기 다른 하나의 제2 공기 공급구의 분사 위치보다 하부이며, 상기 화염 토출부(700)의 하부에 마련된 다른 하나의 제1 공기 공급구가 순차적으로 마련되어 경사진 화격자(300)에서의 화염에 균일한 분포로 2차 공기를 분사 공급할 수 있다.That is, as can be seen in FIGS. 1 and 3, the second air supply unit 500 is provided at the top of the grate 300 according to the inclined grate 300, and the second air supply unit 500 is provided at the top of the fuel supply unit 200. A second air supply port, one first air supply port provided below the injection position of the one second air supply port, and another second air supply port provided below the injection position of the one air supply unit, the It is lower than the injection position of the other second air supply port, and the other first air supply port provided in the lower part of the flame discharge unit 700 is sequentially provided to uniformly distribute the flame in the inclined grate 300. The secondary air can be sprayed and supplied.

상술한 바와 같이, 상기 다수의 제1 공기 공급구(510)와 다수의 제2 공기 공급구(520)에서 공급되는 2차 공기는 유속을 빠르게 하여 고온의 2차분사 공기가 화염 내부로 까지 침투하여 산화반응을 촉진, CO 감소 및 연소 효율의 증가를 실현할 수 있다.As described above, the secondary air supplied from the plurality of first air supply ports 510 and the plurality of second air supply ports 520 accelerates the flow rate so that high-temperature secondary injection air penetrates into the flame. By promoting the oxidation reaction, it is possible to reduce CO and increase combustion efficiency.

즉 본 발명에 따른 바이오매스 연소 시스템의 연소실(110)의 내부에서는 도 3에서 화살표로 나타낸 바와 같이, 연수실(110)의 하부에 마련된 화격자(300)의 아래에서 제1 공기 공급부(400)에 의해 1차 공기가 공급되고, 연소실(110)의 상부에 마련된 제2 공기 공급부(500)의 제1 공기 공급구(510)와 다수의 제2 공기 공급구(520)에서 공급되는 2차 공기에 의해 연소 시스템의 운영 효율성을 극대화할 수 있다.That is, inside the combustion chamber 110 of the biomass combustion system according to the present invention, as indicated by the arrow in FIG. 3, by the first air supply unit 400 under the grate 300 provided at the lower part of the training room 110. Primary air is supplied, and by the secondary air supplied from the first air supply port 510 and the plurality of second air supply ports 520 of the second air supply unit 500 provided on the upper part of the combustion chamber 110 The operating efficiency of the combustion system can be maximized.

상기 보일러(600)는 예를 들어 스팀 보일러로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 급수 탱크에서 급수 펌프 배관 및 수량계 배관을 통해 공급된 냉수에 대해 화염 토출부(700)을 통해 전달된 열에너지로 가열하여 온수를 제공하며, 보일러(600)에서의 연소 배기가스는 사이클론 집진기, 백 필터, 송풍 팬 등을 거쳐 연도(610)로 배출된다. 상기 급수 펌프 배관에는 도 2에 도시된 바와 같이, 버터플라이 밸브, 스트레나, 펌프 등이 마련될 수 있다. 또 상기 급수 탱크에는 순환 펌프 배관을 통해 연소로(100)에 마련된 연소실(110)의 냉각을 위해 냉수를 공급할 수 있으며, 배기되는 폐열과의 열교환을 통해 급수를 가열할 수도 있다The boiler 600 is, for example, a steam boiler, as illustrated in FIG. 2, heated by heat energy transferred through a flame discharge unit 700 to cold water supplied from a water supply tank through a water supply pump pipe and a water meter pipe. In order to provide hot water, the combustion exhaust gas from the boiler 600 is discharged to the flue 610 through a cyclone dust collector, a bag filter, a blowing fan, and the like. As shown in FIG. 2, a butterfly valve, a strainer, a pump, etc. may be provided in the water supply pump pipe. In addition, cold water may be supplied to the water supply tank for cooling of the combustion chamber 110 provided in the combustion furnace 100 through a circulation pump pipe, and the water supply may be heated through heat exchange with exhaust heat.

본 발명은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 바이오매스 연소 시스템에서 연도(610)로 배기되는 배기가스를 1차 공기용 팬(420)으로 흡입하여 공기 공급구(410)로 공급하여 연소실(110)로 공급함에 따라, 대기중으로 질소산화물(NOx)의 배출을 최소화할 수 있다. In the present invention, the exhaust gas exhausted to the flue 610 in the biomass combustion system as shown in FIGS. 1 and 2 is sucked into the fan 420 for primary air and supplied to the air supply port 410 to supply the combustion chamber ( 110), it is possible to minimize the emission of nitrogen oxides (NOx) into the atmosphere.

상기 화염 토출부(700)는 중공 형상의 원통형으로 이루어지고, 연소로(100)와 보일러(600)를 연통시키기 위해 도 1에 도시된 바와 같이, 연소실(110) 상부에 마련된다. 이 화염 토출부(700)에는 상기 연소실(110)에서 연소된 연료의 플라이 애쉬가 비산하여 보일러(600)에서 파울링(fouling)되는 것을 방지하는 제3 공기 공급부가 마련된다. 상기 제3 공기 공급부에 대해서는 도 2 및 도 4를 참조하여 설명한다.The flame discharge unit 700 is made of a hollow cylindrical shape, as shown in Figure 1 to communicate with the combustion furnace 100 and the boiler 600, is provided on the upper combustion chamber 110. The flame discharge unit 700 is provided with a third air supply unit that prevents the fly ash of the fuel burned in the combustion chamber 110 from scattering and fouling in the boiler 600. The third air supply unit will be described with reference to FIGS. 2 and 4.

도 4는 도 2에 도시된 화염 토출부(700)에서 제3 공기 공급부의 구조를 나타내는 단면도이다. 4 is a cross-sectional view showing the structure of the third air supply unit in the flame discharge unit 700 shown in FIG. 2.

상기 제3 공기 공급부는 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 화염 토출부(700)의 전체 둘레에 걸쳐 마련된 다수의 관통 구멍(710), 상기 관통 구멍(710)을 통해 상기 화염 토출부(700)의 내부로 공급될 공기(3차 공기)를 유지시키는 에어 박스(720), 상기 에어 박스(720)에 연결된 3차 공기 공급배관(730), 상기 3차 공기 공급배관(730)을 통해 상기 에어박스(720)으로 3차 공기를 공급하는 3차 공기용 팬(740)을 포함한다. As illustrated in FIGS. 2 and 4, the third air supply unit may include a plurality of through holes 710 provided over the entire circumference of the flame discharge unit 700 and the flame discharge unit through the through holes 710. The air box 720 for maintaining the air to be supplied into the interior of the (700), tertiary air supply pipe 730 connected to the air box 720, the tertiary air supply pipe 730 It includes a fan 740 for tertiary air to supply tertiary air to the air box 720 through.

상기 다수의 관통 구멍(710)은 도 4에 도시된 바와 같이, 각각이 상기 보일러(600)에서 연소실(110)을 향한 접선 방향의 선회 구조로 이루어진다. 즉, 다수의 관통 구멍(710)의 각각은 40~60도로 경사지게 마련된다. 또 도 4에서는 6개의 관통 구멍(710)이 마련된 구조를 나타내었지만 이에 한정되는 것은 아니고, 3~5개 또는 8~10개로 마련될 수도 있다. The plurality of through holes 710 are made of a vortex-type turning structure, each of which is directed from the boiler 600 toward the combustion chamber 110, as shown in FIG. 4. That is, each of the plurality of through holes 710 is provided to be inclined at 40 to 60 degrees. In addition, FIG. 4 shows a structure in which six through holes 710 are provided, but is not limited thereto, and may be provided in three to five or eight to ten.

본 발명에 따른 바이오매스 연소 시스템에서는 제3 공기 공급부를 마련하여 3차 공기용 팬(740)에서 생성된 공기가 3차 공기 공급배관(730) 및 에어 박스(720)를 거쳐 각각의 관통 구멍(710)으로 공급, 즉 연소실(110)에서 보일러(600)로 전파되는 화염의 방향에 대항하여 보일러(600)에서 연소실(110)을 향한 방향으로 3차 공기가 공급되므로, 보일러(600)로 유입되는 플라이 애쉬를 차단하고, 화염을 안정화할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 바이오매스 연소 시스템에서는 연소 효율을 향상시킬 수 있고, 보일러(600)에서 파울링 현상을 방지하여 시스템의 운영 효율성을 증가시킬 수 있다.In the biomass combustion system according to the present invention, a third air supply unit is provided so that the air generated in the fan 740 for tertiary air passes through each of the through holes (3) through the tertiary air supply pipe 730 and the air box 720. 710), that is, tertiary air is supplied from the boiler 600 toward the combustion chamber 110 against the direction of flame propagating from the combustion chamber 110 to the boiler 600, and thus flows into the boiler 600 The fly ash can be blocked and the flame can be stabilized. Therefore, in the biomass combustion system according to the present invention, combustion efficiency may be improved, and a fouling phenomenon may be prevented in the boiler 600 to increase the operating efficiency of the system.

다음에 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 바이오매스 연소 시스템과 종래의 기술에 따른 연소 시스템을 비교 설명한다.Next, the biomass combustion system according to the present invention and a combustion system according to the prior art will be described with reference to FIGS. 5 and 6.

도 5는 본 발명과 종래의 기술에서 공기비에 따른 CO 농도의 비교 상태를 나타내는 그래프이고, 도 6은 본 발명과 종래의 기술에서 공기비에 따른 NOx 농도의 비교 상태를 나타내는 그래프이다.5 is a graph showing the comparison state of the CO concentration according to the air ratio in the present invention and the prior art, Figure 6 is a graph showing the comparison state of the NOx concentration according to the air ratio in the present invention and the prior art.

또 도 5 및 도 6에서, FRG(Flue gas recirculation)는 본 발명에 따라 재순환된 배기가스가 1차 공기로 공급되는 구조를 의미하고, Hi-TAB(High Temperature Air Blowing)는 본 발명에 따라 고온의 공기(2차 공기)를 고속으로 분사하는 구조를 의미한다.5 and 6, FRG (Flue gas recirculation) means a structure in which recirculated exhaust gas is supplied as primary air according to the present invention, and Hi-TAB (High Temperature Air Blowing) is high temperature according to the present invention. It means the structure that injects air (secondary air) at high speed.

도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 바이오매스 연소 시스템(적색 부분)은 종래의 기술(흑색 부분)에 비해 공기비에 따른 CO 농도가 저감하여 연소효율이 증가하고, 운전공연비(O2농도)의 감소로 운전 영역이 증가하므로, 시스템의 효율성이 증가함을 알 수 있었다.As can be seen in Figure 5, the biomass combustion system according to the present invention (red part) has a reduced CO concentration according to the air ratio compared to the prior art (black part), increasing the combustion efficiency, operating performance (O 2 It can be seen that the efficiency of the system increases because the operating area increases due to the decrease in concentration).

또 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 바이오매스 연소 시스템(적색 부분)은 종래의 기술(흑색 부분)에 비해 공기비에 따른 NOx 저감 농도가 저감하여 저공해 물질이 발생함을 알 수 있었다.As can be seen in Figure 6, the biomass combustion system according to the present invention (red part) compared to the prior art (black part), the NOx reduction concentration according to the air ratio was reduced, it was found that a low-polluting material occurs .

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.Although the invention made by the present inventors has been described in detail according to the above-described embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments and can be variously changed within a range not departing from the gist thereof.

본 발명에 따른 고효율 저공해의 바이오매스 연소 시스템을 사용하는 것에 의해 질소산화물(NOx) 및 클링커의 생성을 방지하고, 파울링 현상을 방지하여 연소효율을 극대화할 수 있다.By using the high-efficiency low-pollution biomass combustion system according to the present invention, it is possible to prevent the generation of nitrogen oxides (NOx) and clinker, and prevent fouling to maximize combustion efficiency.

100 : 연소로
200 : 연료공급부
300 : 화격자
400 : 제1 공기 공급부
500 : 제2 공기 공급부
600 : 보일러
700 : 화염 토출부 100: combustion furnace
200: fuel supply unit
300: grate
400: first air supply
500: second air supply
600: boiler
700: flame discharge unit

Claims (9)

고효율이고 저공해인 바이오매스 연소 시스템으로서,
연소실을 구비한 연소로,
상기 연소실에 바이오매스를 연료로 공급하는 연료공급부,
상기 연소실로 공급된 연료를 지지하는 화격자(fire grate),
상기 연소실 내의 화격자의 하부로 재순환된 배기가스와 공기를 공급하는 제1 공기 공급부,
상기 연소실 내의 상부에서 상기 연료의 화염 하단 부분으로 공기를 공급하는 제2 공기 공급부,
상기 연소실 상부에서 보일러로 열에너지를 공급하며, 상기 보일러로 유입되는 플라이 애쉬를 차단하는 화염 토출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 연소 시스템.High efficiency and low pollution biomass combustion system,
Combustion furnace with combustion chamber,
A fuel supply unit for supplying biomass as fuel to the combustion chamber,
A fire grate supporting the fuel supplied to the combustion chamber,
A first air supply unit for supplying exhaust gas and air recirculated to the lower portion of the grate in the combustion chamber,
A second air supply unit supplying air from an upper portion in the combustion chamber to a lower portion of the flame of the fuel,
Biomass combustion system, characterized in that it comprises a flame discharge unit for supplying thermal energy to the boiler from the top of the combustion chamber, blocking the fly ash flowing into the boiler. 제1항에서,
상기 화염 토출부에는 상기 연소실에서 플라이 애쉬가 비산하여 상기 보일러에서 파울링(fouling)되는 것을 방지하는 제3 공기 공급부가 마련된 것을 특징으로 하는 바이오매스 연소 시스템.In claim 1,
The flame discharge unit is provided with a third air supply unit that prevents the fly ash from being scattered in the combustion chamber and fouling in the boiler. 제2항에서,
상기 제1 공기 공급부는 1차 연소공기와 재순환 배기가스가 혼합되어 전체적인 화염 온도 및 화격자 표면에서 형성되는 화염의 온도 상승을 억제하여 바이오매스 연소시 생성될 수 있는 클링커(clinker)를 방지하고,
상기 제2 공기 공급부는 고온의 공기를 고속으로 분사하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 연소 시스템.In claim 2,
The first air supply unit prevents a clinker that may be generated during biomass combustion by suppressing an increase in the overall flame temperature and the flame formed on the surface of the grate by mixing primary combustion air and recirculation exhaust gas,
The second air supply unit biomass combustion system, characterized in that for injecting high-temperature air at high speed. 제3항에서,
상기 제2 공기 공급부는 화염의 복사열을 통해 2차 공기가 승온될 수 있도록 공기 유로를 형성하는 공급 파이프가 연소실 내화물 속에 설치되는 다수의 제1 공기 공급구와 다수의 제2 공기 공급구를 포함하고,
상기 제1 공기 공급구는 상기 연소실의 상부에 마련되고, 상기 제2 공기 공급구는 상기 연소실의 측면에 마련된 것을 특징으로 하는 바이오매스 연소 시스템.In claim 3,
The second air supply unit includes a plurality of first air supply ports and a plurality of second air supply ports through which supply pipes forming an air flow path are installed in the combustion chamber refractory so that secondary air may be heated through radiant heat of the flame,
The first air supply port is provided on the upper portion of the combustion chamber, and the second air supply port is provided on the side of the combustion chamber biomass combustion system. 제2항에서,
상기 제3 공기 공급부는 상기 화염 토출부의 전체 원형 둘레에 걸쳐 마련되고 보일러 연소실을 향한 다수의 접선방향 관통 구멍과 상기 접선방향 관통 구멍을 통해 상기 화염 토출부의 내부로 공급될 공기를 유지시키는 에어 박스를 포함하여 화염의 선회유동을 유도하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 연소 시스템.In claim 2,
The third air supply unit is provided over the entire circular circumference of the flame discharge unit and an air box for maintaining air to be supplied into the flame discharge unit through a plurality of tangential through holes toward the boiler combustion chamber and the tangential through hole. Biomass combustion system, characterized in that to induce the swirling flow of the flame, including. 제4항에서,
상기 화격자는 상기 연소로에서 상기 화염 토출부를 향해 경사지게 마련되고,
상기 제1 공기 공급부에는 다수의 공기 공급구가 마련되고,
상기 다수의 공기 공급구의 직경은 상이하게 형성된 것을 특징으로 하는 바이오매스 연소 시스템.In claim 4,
The grate is inclined toward the flame discharge portion in the combustion furnace,
The first air supply unit is provided with a plurality of air supply ports,
Biomass combustion system, characterized in that the diameter of the plurality of air supply ports are formed differently. 제4항에서,
상기 화격자는 상기 연소로에서 상기 화염 토출부를 향해 경사지게 마련되고,
상기 다수의 제1 공기 공급구와 다수의 제2 공기 공급구의 각각은 상기 화격자 바로 상단에서 경사진 화격자에 대응한 높이에 마련되어 화염의 하단부에 고온의 공기를 고속으로 분사하여 공급하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 연소 시스템.In claim 4,
The grate is inclined toward the flame discharge portion in the combustion furnace,
Each of the plurality of first air supply ports and each of the plurality of second air supply ports is provided at a height corresponding to a grate inclined directly from the top of the grate, and is characterized by supplying hot air at high speed to the lower end of the flame to supply the bio Mass combustion system. 제7항에서,
상기 다수의 제2 공기 공급구의 일부는 상기 연료공급부의 상부에 마련되고,
상기 다수의 제2 공기 공급구의 일부는 상기 화염 토출부의 하부에 마련되는 것을 특징으로 하는 바이오매스 연소 시스템.In claim 7,
A part of the plurality of second air supply ports is provided on the upper portion of the fuel supply,
A part of the plurality of second air supply ports is provided in the lower portion of the flame discharge biomass combustion system, characterized in that provided. 제4항에서,
상기 제1 공기 공급부와 제2 공기 공급부에서 각각 분사되는 공기의 분사 속도는 상이한 것을 특징으로 하는 바이오매스 연소 시스템.In claim 4,
Biomass combustion system, characterized in that the injection speed of the air injected from each of the first air supply and the second air supply is different.
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