KR20210023007A - Combustion System Combined with Pressurized Oxygen Combustion and Pulverized Coal Fuel Combustion - Google Patents

Combustion System Combined with Pressurized Oxygen Combustion and Pulverized Coal Fuel Combustion Download PDF

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Abstract

The present invention is to propose an advanced fusion combustion system which overcomes the disadvantages of a pressurized oxygen combustion system and a pulverized coal combustion system, and in which the systems are linked. According to the present invention, provided is a combustion system comprising: a pressurized oxygen combustor (POC, 130) in which fuel and pressurized pure oxygen are supplied and combusted; and a pulverized coal combustor (PC, 200) to which a fuel, pulverized air, and the exhaust gas discharged from the POC (130) are supplied for combustion.

Description

가압 순산소 연소와 상압 석탄 연소가 연계된 연소 시스템{Combustion System Combined with Pressurized Oxygen Combustion and Pulverized Coal Fuel Combustion}Combustion System Combined with Pressurized Oxygen Combustion and Pulverized Coal Fuel Combustion}

본 발명은, 연소 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 가압 순산소 연소와 상압 석탄 연소를 연계한 연소 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a combustion system, and more particularly, to a combustion system that links pressurized pure oxygen combustion and atmospheric coal combustion.

화력발전소는 열에너지를 원천으로 하여 전기 에너지를 생산하는 발전소로서, 석탄이나 석유를 연료로 하여 이를 연소한 화력으로 증기를 발생시켜 증기 터빈을 돌려 발전기를 운전한다. 따라서, 이러한 연료를 연소하는 연소장치가 구비되며 여기에서 배가스가 발생한다. 연소에 의해 발생하는 배가스에는 대기오염물질인 질소산화물(NOx)과 황산화물(Sox)이 포함되며, 이들은 미세먼지와 관련되어 있기에 그 저감에 대한 관심이 높아지고 있다. A thermal power plant is a power plant that produces electrical energy using thermal energy as a source, and uses coal or petroleum as a fuel to generate steam by burning it, and turns a steam turbine to operate a generator. Accordingly, a combustion device for burning such fuel is provided, and exhaust gas is generated therein. Exhaust gases generated by combustion include nitrogen oxides (NOx) and sulfur oxides (Sox), which are air pollutants, and since these are related to fine dust, interest in reducing them is increasing.

배가스에 포함된 질소산화물은, 연료에 들어있는 질소성분이 산화되어 발생되는 질소산화물(Fuel NOx), 공기 중의 질소가 고온의 연소온도에 의해 산화되어 발생하는 질소산화물(Thermal NOx), 그리고 탄화수소계 연소시에 발생하는 질소산화물(Prompt NOx) 등으로 구분할 수 있다.Nitrogen oxides contained in exhaust gas are nitrogen oxides (Fuel NOx) generated by oxidation of nitrogen components in fuel, nitrogen oxides (thermal NOx) generated by oxidation of nitrogen in the air due to high temperature combustion, and hydrocarbon-based nitrogen oxides. It can be classified into nitrogen oxides (Prompt NOx) generated during combustion.

석탄화력발전의 경우 질소산화물의 약 70% 정도가 연료로부터 생성되는 질소산화물인 Fuel NOx이며 나머지가 공기 중의 질소의 산화에 의해 발생하는 질소산화물인 Thermal NOx이다. In the case of coal-fired power plants, about 70% of nitrogen oxides are fuel NOx, which is nitrogen oxides generated from fuel, and the rest is thermal NOx, which is nitrogen oxides generated by the oxidation of nitrogen in the air.

석탄화력발전에서는 이러한 Fuel NOx와 Thermal NOx의 동시 저감이 필요하다. 예를 들어, 농후 연소를 통한 Fuel NOx의 환원 분위기 조성과 아울러 연소 온도 제어를 통한 Thermal NOx 저감을 함께 고려할 수 잇다. In coal-fired power plants, it is necessary to simultaneously reduce these fuel NOx and thermal NOx. For example, it is possible to consider the reduction of thermal NOx through combustion temperature control as well as the composition of a reduction atmosphere of Fuel NOx through rich combustion.

최근 연구되는 가압 순산소 연소 시스템은 Thermal NOx 발생 저감 측면에서 강점이 있다. The recently studied pressurized pure oxygen combustion system has strengths in terms of reducing thermal NOx generation.

가압 순산소 연소 시스템에서는 공기에서 질소를 제거한 고농도 산소를 연료와 연소시킴으로써 CO2와 H2O를 주성분으로 하는 배가스를 배출한다. 따라서, 배가스를 냉각 압축함으로써 배가스 중에서 CO2를 용이하게 분리할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 질소가 포함되지 않기 고농도 산소를 연소시키기에 공기 중의 질소로 인한 Thermal-NOx가 발생하지 않는다는 장점이 있다. In a pressurized pure oxygen combustion system, exhaust gas containing CO 2 and H 2 O as main components is discharged by combusting high-concentration oxygen, which removes nitrogen from the air, with fuel. Therefore, there is an advantage that CO 2 can be easily separated from the exhaust gas by cooling and compressing the exhaust gas. In addition, since it does not contain nitrogen and burns high-concentration oxygen, there is an advantage in that thermal-NOx does not occur due to nitrogen in the air.

도 1a를 참조하여 가압 순산소 연소 시스템을 보다 상세히 설명한다. 가압 순산소 연소 시스템은, 컴프레셔(110), ASU(Air Separate Unit)(120), POC(Pressurized Oxygen Combustor)(130), 제 1 열교환기(140), 응축기(150)를 포함한다. 컴프레셔(110)와 ASU(120)에 의해 가압 순산소가 POC(130)에 공급되어 연소되고, 배가스는 제 1 열교환기(140)에 공급되어 열교환되어 스팀이 발생하며, 응축기(150)는 CO2를 분리하여 배출시키고, 잔여 배가스를 응축하여 응축수로 배출한다. 응축수는 별도 수처리되어 폐기된다.The pressurized pure oxygen combustion system will be described in more detail with reference to FIG. 1A. The pressurized pure oxygen combustion system includes a compressor 110, an Air Separate Unit (ASU) 120, a Pressurized Oxygen Combustor (POC) 130, a first heat exchanger 140, and a condenser 150. Pressurized pure oxygen is supplied to the POC 130 and combusted by the compressor 110 and the ASU 120, and the exhaust gas is supplied to the first heat exchanger 140 to heat exchange to generate steam, and the condenser 150 is CO 2 is separated and discharged, and the remaining exhaust gas is condensed and discharged as condensed water. Condensed water is treated separately and disposed of.

가압 순산소 연소 시스템의 이러한 장점에도 불구하고, 농후 연소를 통한 Fuel NOx의 환원 분위기 조성에 적절하지 않다. 아울러, 높은 압력을 견디는 압력용기가 필요하다. 특히, 표준화력급으로 높은 출력을 제공하기 위해서 초대형 압력용기가 필요한데 이는 실질적으로 매우 어려운 작업이다. 달리 말하면, 가압 순산소 연소 시스템의 단점 중 하나는, 압력용기 제작의 어려움에 기인하여 원하는 만큼 충분한 출력을 제공하기 어렵다는 점이다.Despite these advantages of the pressurized pure oxygen combustion system, it is not suitable for the creation of a reducing atmosphere of Fuel NOx through rich combustion. In addition, a pressure vessel that withstands high pressure is required. In particular, an extra-large pressure vessel is required in order to provide high output with standardization power, which is a very difficult task in practice. In other words, one of the disadvantages of the pressurized pure oxygen combustion system is that it is difficult to provide sufficient output as desired due to the difficulty in manufacturing the pressure vessel.

한편, 가압 순산소 연소 시스템이 아닌, 일반적인 상압의 석탄 연소 시스템이 도 1b에 도시된다. 석탄 연소 시스템은 미분탄(석탄) 연료가 공급되어 연소되는 연소로인 PC(Pulverized coal Combustor)(200)를 포함하며, 여기에는 버너(210), 과잉공기(overfire air) 공급관(230) 및 제 2 열교환기(220)가 구비된다.On the other hand, a general normal pressure coal combustion system, not a pressurized pure oxygen combustion system, is shown in FIG. 1B. The coal combustion system includes a Pulverized coal Combustor (PC) 200, which is a combustion furnace in which pulverized coal (coal) fuel is supplied and burned, including a burner 210, an overfire air supply pipe 230, and a second A heat exchanger 220 is provided.

가압 순산소 연소 시스템과 달리, 질소를 포함한 산소가 공급되기에 Thermal NOx 저감이 어렵다. 다만, 다양한 방법으로 농후 연소를 구현할 수 있어서, 배가스 순환 등을 통해 Fuel NOx 저감이 가능하다. 또한, 압력용기를 설치할 필요가 없어서 표준화력급으로 구현하는데 큰 어려움이 없다. Unlike pressurized pure oxygen combustion systems, it is difficult to reduce thermal NOx because oxygen including nitrogen is supplied. However, since rich combustion can be implemented in various ways, it is possible to reduce Fuel NOx through exhaust gas circulation. In addition, since there is no need to install a pressure vessel, there is no great difficulty in implementing the standardization power level.

이와 같이, 가압 순산소 연소와 상압 석탄 연소는 각각 장단점이 있어서, 각각의 단점을 극복한 신규한 연소 시스템에 대한 기술적 요구가 있는 실정이다. As described above, pressurized pure oxygen combustion and atmospheric coal combustion have advantages and disadvantages, respectively, and there is a technical demand for a novel combustion system that overcomes each of the disadvantages.

JP 5,812,740 B2JP 5,812,740 B2 KR 2013-0106972 A1KR 2013-0106972 A1 JP 2014-134370 A1JP 2014-134370 A1

이에, 본 발명은 상기한 종래의 문제점에 착안하여 이를 해결하기 위하여 안출된 것이다.Accordingly, the present invention has been devised to solve the above problems by focusing on the conventional problems.

구체적으로, 가압 순산소 연소 시스템과 상압 석탄 연소 시스템이 갖는 단점들을 극복하여 이들이 연계된 고도화된 융복합 연소 시스템을 제안하고자 한다. Specifically, it is intended to overcome the disadvantages of the pressurized pure oxygen combustion system and the atmospheric coal combustion system and propose an advanced fusion combustion system in which they are linked.

특히, NOx와 Sox의 제거 성능이 우수하고, NOx의 경우 Fuel NOx와 Thermal NOx의 동시 저감이 가능하며, 압력용기 제작 한계 등 실제 현장에서 발생할 수 있는 문제점에도 불구하고, 표준화력급의 높은 출력이 가능한, 신규한 패러다임의 연소 시스템을 제안하고자 한다. In particular, the removal performance of NOx and Sox is excellent, and in the case of NOx, it is possible to simultaneously reduce fuel NOx and thermal NOx. As possible, a novel paradigm combustion system is proposed.

이와 동시에, 연소 효율이 보다 증진되고, 부식이 방지되며, 설치되어야 하는 펌프나 팬의 개수를 최소화할 수 있는, 연소 시스템을 제안하고자 한다.At the same time, it is intended to propose a combustion system that can further improve combustion efficiency, prevent corrosion, and minimize the number of pumps or fans to be installed.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예는, 연료와 가압 순산소가 공급되어 연소되는 POC(130); 및 연료와 상압 공기와 상기 POC(130)로부터 배출되는 배가스가 공급되어 연소가 이루어지는 PC(200)를 포함하는, 연소 시스템을 제공한다.In order to achieve the above object, an embodiment of the present invention includes a POC 130 in which fuel and pressurized pure oxygen are supplied and combusted; And it provides a combustion system comprising a PC (200) in which combustion is performed by supplying fuel, atmospheric pressure air, and exhaust gas discharged from the POC (130).

상기 POC(130) 후단에, 상기 POC(130)로부터 배출되는 상기 배가스 중 적어도 일부가 열교환되는 제 1 열교환기(140)가 구비되고, 상기 PC(200)의 일측에 위치하며, 상기 PC(200)에 공급되는 연료인 석탄 및 상압 공기가 유입되고, 상기 제 1 열교환기(140)에서 열교환된 배가스가 버너 투입되어 석탄을 연소시키는 버너(210)를 더 포함하는 것이 바람직하다.At the rear end of the POC 130, a first heat exchanger 140 for exchanging at least a portion of the exhaust gas discharged from the POC 130 is provided, located at one side of the PC 200, and the PC 200 It is preferable to further include a burner 210 in which coal and atmospheric air, which are fuels supplied to), are introduced, and exhaust gas heat-exchanged in the first heat exchanger 140 is injected into the burner to burn the coal.

상기 버너(210)로 버너 투입되는 배가스에 의해 석탄 및 상압 공기가 예열되는 것이 바람직하다.It is preferable that coal and atmospheric pressure air are preheated by exhaust gas injected into the burner 210.

상기 POC(130)로부터 배출되는 상기 배가스 중 다른 일부가 상기 PC(200) 내부로 직접 투입되는 것이 바람직하다.It is preferable that another part of the exhaust gas discharged from the POC 130 is directly introduced into the PC 200.

상기 PC(200) 내부로 직접 투입되는 상기 배가스에 의해 상기 PC(200) 내부의 산소 농도가 저하됨으로써 연소 온도가 낮아지는 것이 바람직하다.It is preferable that the combustion temperature is lowered by lowering the oxygen concentration inside the PC 200 by the exhaust gas directly injected into the PC 200.

상기 POC(130) 후단에 위치하며, 상기 POC(130)에서 배출되는 배가스의 일부가 유입되어 응축되는 응축기(140); 및 상기 PC(200) 내부에 위치하는 제 2 열교환기(220)를 더 포함하며, 상기 응축기(140)에서 응축된 응축수가 제 2 열교환기(220)로 투입되는 것이 바람직하다.A condenser 140 located at the rear end of the POC 130 and in which a part of the exhaust gas discharged from the POC 130 is introduced and condensed; And a second heat exchanger 220 located inside the PC 200, and the condensed water condensed in the condenser 140 is preferably introduced into the second heat exchanger 220.

상기 PC(200) 상부로 추가 공기가 유입되도록 하는 과잉공기 공급관(230)을 더 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable to further include an excess air supply pipe 230 through which additional air is introduced into the upper portion of the PC 200.

상기 POC(130)로부터 배출되는 배가스는 상기 POC(130)와 상기 PC(200)의 압력차에 의해 상기 PC(200)로 자연 유입되는 것이 바람직하다.It is preferable that the exhaust gas discharged from the POC 130 naturally flows into the PC 200 due to a pressure difference between the POC 130 and the PC 200.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시예는, 가압 순산소 연소 시스템과 상압 석탄 연소 시스템이 연계된 연소 시스템으로서, 상기 가압 순산소 연소 시스템에서 발생한 고온의 배가스를 상압 석탄 연소 시스템으로 유입함으로써 Thermal NOx 발생이 저감되고, 이와 동시에, 상기 가압 순산소 연소 시스템에서 발생한 배가스 중 일부가 상기 상압 석탄 연소 시스템의 버너로 유입된 후 농후 연소됨으로써 Fuel NOx 발생이 저감되는, 연소 시스템을 제공한다.In order to achieve the above object, another embodiment of the present invention is a combustion system in which a pressurized pure oxygen combustion system and an atmospheric pressure coal combustion system are connected, and the high-temperature exhaust gas generated from the pressurized pure oxygen combustion system is introduced into the atmospheric coal combustion system. By doing so, there is provided a combustion system in which the generation of thermal NOx is reduced, and at the same time, some of the exhaust gas generated from the pressurized pure oxygen combustion system is introduced into the burner of the atmospheric-pressure coal combustion system and then burned in abundance, thereby reducing the generation of fuel NOx.

상기 가압 순산소 연소 시스템 내에 구비된 제 1 열교환기에서 배가스의 열교환이 이루어지고, 상기 상압 석탄 연소 시스템 내에 구비된 제 2 열교환기에서 열교환이 이루어지는 것이 바람직하다.It is preferable that the exhaust gas is heat-exchanged in the first heat exchanger provided in the pressurized pure oxygen combustion system, and heat exchanged in the second heat exchanger provided in the atmospheric pressure coal combustion system.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 또 다른 실시예는, (a) 공급되는 공기 중 일부가 컴프레셔(110)에 의해 가압되고 ASU(120)에 유입되어 질소가 분리되고 가압 순산소가 생성되는 단계; (b) 상기 생성된 가압 순산소가 연료와 함께 POC(130)에 유입되어 연소되고 배가스가 생성되는 단계; (c) 상기 (b) 단계에서 생성된 배가스 중 일부가 제 1 열교환기(140)에 유입되어 열교환된 후 응축기(150)에 유입되어 응축수가 생성되며, 응축수가 생성되고 남은 배가스는 스택(270)을 통해 배출되는 단계; (d) 상기 (b) 단계에서 생성된 배가스 중 다른 일부가 그 압력에 의해 PC(200)에 자연 유입되되, 일부는 상기 PC(200)에 직접 투입되고 다른 일부는 상기 PC(200) 내의 버너(210)를 향해 버너 투입되는 단계; (e) 상압 공기와 연료가 상기 PC(200)에 더 유입되어 연소되되, 상기 (c) 단계에서 상기 PC(200)에 직접 투입된 배가스에 의해 연소실 내부 온도가 균일화되고 저온 연소가 유도되면서 연소되고, 상기 (C) 단계에서 상기 PC(200)에 버너 투입된 배가스에 의해 상기 PC(200)에 유입된 상압 공기와 연료가 예열되어 마일드(MILD, Moderate and Intense Low oxygen Dilution) 연소 분위기가 조성되며 연소되는 단계; 및 (f) 상기 (e) 단계의 연소에 의해 제 2 열교환기(220)가 열교환되며 배가스가 생성되고, 생성된 배가스는 공기 예열기(250)로 유입되는 단계를 포함하며, 상기 (e) 단계에서 상기 PC(200)에 유입되는 상압 공기는 상기 (a) 단계에서 공급되는 공기 중 다른 일부로서 상기 공기 예열기(250)로 유동한 것이며, 상기 (f) 단계에서 상기 공기 예열기(250)에 유입된 배가스에 의해 상기 다른 일부의 공기가 예열되어 상기 PC(200)에 공급되는, 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, another embodiment of the present invention is, (a) Some of the supplied air is pressurized by the compressor 110 and introduced into the ASU 120 to separate nitrogen and generate pressurized pure oxygen. step; (b) the generated pressurized pure oxygen is introduced into the POC 130 together with fuel to be combusted and exhaust gas is generated; (c) Some of the exhaust gas generated in the step (b) flows into the first heat exchanger 140 and undergoes heat exchange, and then flows into the condenser 150 to generate condensed water. ) Discharged through; (d) Another part of the exhaust gas generated in step (b) is naturally introduced into the PC 200 by the pressure, some of which are directly input to the PC 200 and the other part of the burner in the PC 200 Injecting the burner toward (210); (e) Atmospheric pressure air and fuel are further introduced into the PC 200 to be burned, but the internal temperature of the combustion chamber is equalized by the exhaust gas directly input to the PC 200 in the step (c), and low-temperature combustion is induced and combusted. , In the step (C), atmospheric pressure air and fuel introduced into the PC 200 are preheated by the exhaust gas injected into the PC 200 to create a mild (MILD, Moderate and Intense Low Oxygen Dilution) combustion atmosphere. Step of becoming; And (f) the second heat exchanger 220 is heat-exchanged by the combustion in step (e) to generate exhaust gas, and the generated exhaust gas is introduced into the air preheater 250, wherein step (e) At the atmospheric pressure air introduced into the PC 200 is the other part of the air supplied in the step (a) and flows to the air preheater 250, and flows into the air preheater 250 in the step (f). The other part of the air is preheated by the exhaust gas and supplied to the PC 200, providing a method.

본 발명에 따른 연소 시스템에 의하면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.According to the combustion system according to the present invention, the following effects can be obtained.

1) 가압 순산소 연소와 상압 석탄 연소의 연계를 통하여 가압 순산소 연소 시스템의 제작 한계를 극복하여 표준화력급 연소 시스템의 구현이 가능하다.1) By linking pressurized pure oxygen combustion and atmospheric coal combustion, it is possible to implement a standardized power-class combustion system by overcoming the manufacturing limitations of the pressurized pure oxygen combustion system.

2) 각 연소 시스템마다 열교환 장치를 두어 추가적인 스팀 생산이 가능함으로써 발전 효율 증가를 기대할 수 있다.2) As each combustion system has a heat exchanger, it is possible to produce additional steam, which can lead to an increase in power generation efficiency.

3) 가압 순산소 연소 시스템에서 발생한 배가스를 별도의 공급 장치(팬 또는 펌프 등)없이 오직 압력차를 이용하여 상압 석탄 연소 시스템으로 공급되도록 함으로써, 별도의 공급장치 없이 배가스 공급성을 확보할 수 있다.3) By supplying the exhaust gas generated from the pressurized pure oxygen combustion system to the normal pressure coal combustion system using only the pressure difference without a separate supply device (fan or pump, etc.), it is possible to secure exhaust gas supply without a separate supply device. .

4) 가압 순산소 연소 시스템에서 생성된 고온의 배가스를 버너로 투입하여, 버너로 공급되는 연료 및 공기의 예열 효과를 얻을 수 있다.4) By injecting the high-temperature exhaust gas generated from the pressurized pure oxygen combustion system into the burner, it is possible to obtain a preheating effect of the fuel and air supplied to the burner.

5) 가압 순산소 연소 시스템에서 발생하는 고온의 배가스를 상압 석탄 연소 시스템으로 투입함으로써 석탄 연소시 온도 균일화 및 저온 연소를 유도하고 연소 안정성을 확보하고, 열점 생성 억제를 통한 Thermal NOx 저감 효과는 물론, 농후 연소에서의 NOx, SOx 환원 분위기 조성을 통한 Fuel NOx와 SOx 저감 효과를 동시에 갖는다.5) By injecting the high-temperature exhaust gas generated from the pressurized pure oxygen combustion system into the atmospheric coal combustion system, temperature uniformity and low-temperature combustion are induced during coal combustion, and combustion stability is secured, and thermal NOx reduction effect by suppressing the generation of hot spots, as well as It has the effect of reducing fuel NOx and SOx at the same time through the composition of NOx and SOx reduction atmosphere in rich combustion.

6) 가압 순산소 연소 시스템에서 발생한 배가스의 응축수를 투입함으로써 열교환기 고온 부식 방지 효과를 갖는다.6) It has the effect of preventing high temperature corrosion of the heat exchanger by injecting condensed water from the exhaust gas generated from the pressurized pure oxygen combustion system.

7) 공기 공급관으로의 추가 공기 공급을 통해 미연 연료를 추가로 연소함으로써 연소 효율을 증가시킬 수 있다.7) Combustion efficiency can be increased by additionally burning unburned fuel through additional air supply to the air supply pipe.

도 1a는 가압 순산소 연소 시스템을 도시하며, 도 1b는 석탄 연소 시스템을 도시한다.
도 2는, 본 발명에 따른 연소 시스템을 도시한다.1A shows a pressurized pure oxygen combustion system, and FIG. 1B shows a coal combustion system.
2 shows a combustion system according to the invention.

본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 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 기술되어야 할 것이다.The above objects, features, and other advantages of the present invention will become more apparent by describing in detail a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of the lines or the size of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of users or operators. Therefore, definitions of these terms should be described based on the contents throughout the present specification.

또한, 기술되는 실시예는 발명의 설명을 위해 예시적으로 제공되는 것이며, 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다.In addition, the described embodiments are provided by way of example for description of the present invention, and do not limit the technical scope of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 연소 시스템을 상세히 설명한다.Hereinafter, a combustion system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2를 참조하여 본 발명에 따른 연소 시스템의 구성을 설명한다.The configuration of the combustion system according to the present invention will be described with reference to FIG. 2.

본 발명의 일 실시예에 따른 연소 시스템은 가압 순산소 연소 시스템(10)과 석탄 연소 시스템(20)을 모두 포함하며 유기적으로 연계시킨 시스템이다. 가압 순산소 연소 시스템(10)은 ASU(120), POC(130), 제 1 열교환기(140), 및 응축기(150)를 포함하며, 석탄 연소 시스템(20)은 PC(200)를 포함한다.The combustion system according to an embodiment of the present invention includes both the pressurized pure oxygen combustion system 10 and the coal combustion system 20 and is an organically linked system. The pressurized pure oxygen combustion system 10 includes an ASU 120, a POC 130, a first heat exchanger 140, and a condenser 150, and the coal combustion system 20 includes a PC 200. .

먼저, 가압 순산소 연소 시스템(10)을 설명한다.First, the pressurized pure oxygen combustion system 10 will be described.

ASU(120)는 가압 순산소 연소를 위하여 컴프레셔(110)에서 공급된 가압 공기로부터 산소를 분리한다. The ASU 120 separates oxygen from the pressurized air supplied from the compressor 110 for pressurized pure oxygen combustion.

ASU(120)의 전단에는 컴프레셔(110)가 배치될 수 있다.A compressor 110 may be disposed at the front end of the ASU 120.

컴프레셔(110)는 공기를 압축하는 장치로서, 외부에서 공급되는 공기를 가압하여 ASU(120)로 공급한다. The compressor 110 is a device for compressing air, and pressurizes air supplied from the outside and supplies it to the ASU 120.

컴프레셔(110)의 전단에는 제 1 댐퍼(D1)가 구비되어, 컴프레셔(110)로 공급되는 외부 공기량으로 조절한다. 본 발명에 따른 연소 시스템에 공급되는 공기 중 일부는 가압 순산소 연소 시스템(10)으로 공급되고 다른 일부는 석탄 연소 시스템(20)으로 공급되는데, 제 1 댐퍼(D1)가 이를 구분한다. 특히, 후술하겠지만, 석탄 연소 시스템(20)으로 공급되는 공기는 공기 예열기(250)에 의해 예열되어 PC(200)에 공급된다.A first damper D1 is provided at the front end of the compressor 110 to adjust the amount of external air supplied to the compressor 110. Some of the air supplied to the combustion system according to the present invention is supplied to the pressurized pure oxygen combustion system 10 and the other is supplied to the coal combustion system 20, which is distinguished by the first damper D1. In particular, as will be described later, the air supplied to the coal combustion system 20 is preheated by the air preheater 250 and supplied to the PC 200.

다시 가압 순산소 연소 시스템(10)으로 돌아오면, ASU(120)는 그 전단에 위치하는 컴프레셔(110)로부터 압축되어 유입되는 공기에서 산소를 분리하고 질소는 별도 배출시킴으로써 가압 순산소를 생성한다. 생성된 가압 순산소는 POC(130)에 유입된다. When returning to the pressurized pure oxygen combustion system 10 again, the ASU 120 separates oxygen from the air that is compressed and introduced from the compressor 110 positioned at the front end and discharges nitrogen separately to generate pressurized pure oxygen. The generated pressurized pure oxygen is introduced into the POC 130.

POC(130)는 가압 조건에서 순산소 연소가 이루어지는 연소로이다. 따라서, POC(130)는 내부의 고압 연소 환경에 견딜 수 있는 재질 및 구조로 제작되어야 하므로 표준화력급으로 제작하는 데에 한계가 있음은 살펴본 바와 같다. 본 발명은 후술하는 상압의 석탄 연소 시스템(20)과 연계되어 그 한계에도 불구하고 충분히 표준화력급 출력이 구현된다.The POC 130 is a combustion furnace in which pure oxygen combustion is performed under pressurized conditions. Therefore, since the POC 130 must be made of a material and structure capable of withstanding the internal high-pressure combustion environment, it has been shown that there is a limit to the standardization level. The present invention is connected with the normal pressure coal combustion system 20 to be described later, and sufficient standardized power class output is realized despite its limitations.

순산소 연소에 의해 생성되는 배가스에는 H2O, CO2, SOx, NOx가 포함되나, 질소가 제거된 순산소에 의하여 연소가 이루어지므로, SOx, NOx의 함량은 적고 H2O와 CO2가 대부분이다.The exhaust gas generated by pure oxygen combustion includes H 2 O, CO 2 , SOx, and NOx, but since the combustion is performed by pure oxygen from which nitrogen has been removed, the content of SOx and NOx is small, and H 2 O and CO 2 are added. Most of them.

제 1 열교환기(140)는 POC(130) 후단에 위치하며, POC(130)에서의 연소에 의해 생성되는 고온의 배가스 중 일부가 여기에 유입된다. 제 1 열교환기(140) 내부에 위치하는 열교환 튜브 내를 유동하는 열매체(물)과 배가스의 열교환이 이루어지며, 이 과정에서 열매체(물)가 고온으로 가열되어 스팀이 생성될 수 있다. 제 1 열교환기(140)의 일측에는 터빈(미도시) 등이 위치하여, 고온으로 가열된 열매체가 터빈으로 공급되면서 발전이 이루어진다. The first heat exchanger 140 is located at the rear end of the POC 130, and some of the high-temperature exhaust gas generated by combustion in the POC 130 flows into it. Heat exchange between the heat medium (water) flowing in the heat exchange tube located inside the first heat exchanger 140 and the exhaust gas is performed, and in this process, the heat medium (water) is heated to a high temperature to generate steam. A turbine (not shown) or the like is positioned on one side of the first heat exchanger 140, and power generation is performed while a heat medium heated to a high temperature is supplied to the turbine.

POC(130)에서의 연소에 의해 생성되는 고온의 배가스 중 다른 일부는 PC(200)에 유입된다. 그 구분은 제 2 댐퍼(D2)에 의해 이루어진다. 여기서, POC(130)는 가압 조건이므로 고온의 배가스는 가압 상태이며, 따라서 별도의 팬이나 펌프 없이도 그 압력차에 의해 배가스가 PC(200)에 자연 유입된다는 장점이 있다. 구성 요소 하나가 생략됨은 물론 이를 제어하는 복잡한 제어의 생략이 가능한 것이다. 배가스가 PC(200)에 자연 유입되는 양태는 직접 투입과 버너 투입으로 구분할 수 있는데, 이는 아래에서 상세히 설명한다.Another part of the high-temperature exhaust gas generated by combustion in the POC 130 flows into the PC 200. The division is made by the second damper D2. Here, since the POC 130 is a pressurized condition, the high-temperature exhaust gas is in a pressurized state, and therefore, the exhaust gas naturally flows into the PC 200 by the pressure difference without a separate fan or pump. As well as omitting one component, it is possible to omit the complex control that controls it. The mode in which the exhaust gas naturally flows into the PC 200 can be divided into direct input and burner input, which will be described in detail below.

응축기(150)는 제 1 열교환기(140) 후단에 위치한다. 제 1 열교환기(140)에서 열교환이 이루어진 배가스가 응축기(150)로 유입되어 온도가 떨어지면서 응축이 이루어져 응축수가 생성된다. The condenser 150 is located at the rear end of the first heat exchanger 140. The exhaust gas obtained by heat exchange in the first heat exchanger 140 flows into the condenser 150 and condenses as the temperature decreases to generate condensed water.

배가스에 포함된 NOx, SOx는 응축되면서 발생하는 응축수에 용해되어, 응축수는 황산 수용액(H2SO4), 질산 수용액(HNO3)을 포함하는 형태로 배가스로부터 제거된다. 이러한 산성의 응축수는 부식 방지 기능을 갖는다. 즉, 산성의 응축수가 후술하는 석탄 연소 시스템(20)의 제 2 열교환기(220)에 공급되어 제 2 열교환기(220)의 부식을 방지하도록 분사될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서는, 제 1 열교환기(140)에 공급될 수도 있으며, 본 발명의 또 다른 실시예에서는, 부식 방지 기능을 수행하지 않고 종래 기술(도 1a)과 같이 단순 수처리되어 외부로 배출될 수도 있다.NOx and SOx contained in the exhaust gas are dissolved in the condensed water generated while condensing, and the condensed water is removed from the exhaust gas in the form of an aqueous sulfuric acid solution (H 2 SO 4 ) and an aqueous nitric acid solution (HNO 3 ). This acidic condensate has a corrosion protection function. That is, the acidic condensed water may be supplied to the second heat exchanger 220 of the coal combustion system 20 to be described later, and may be sprayed to prevent corrosion of the second heat exchanger 220. In another embodiment of the present invention, it may be supplied to the first heat exchanger 140, and in another embodiment of the present invention, a simple water treatment is performed as in the prior art (Fig. 1A) without performing a corrosion prevention function. It may be discharged.

응축수가 제거된 배가스는 응축기(150) 후단에 연결된 스택(stack)(270)을 통하여 외부로 배출된다.The exhaust gas from which the condensed water has been removed is discharged to the outside through a stack 270 connected to the rear end of the condenser 150.

살핀 바와 같이, 이러한 가압 순산소 연소 시스템(10)은 질소를 포함하지 않은 순산소를 연소하므로 Thermal NOx 발생이 저감된다는 장점을 갖는다. 단점은 압력용기 제작의 어려움으로 인한 표준화력급 출력 생성이 어렵다는 것과, Fuel NOx 저감이 어렵다는 점인데, 이러한 단점이 후술하는 석탄 연소 시스템(20)에서 상쇄된다.As Salpin, this pressurized pure oxygen combustion system 10 has the advantage of reducing thermal NOx generation since it burns pure oxygen that does not contain nitrogen. The disadvantages are that it is difficult to generate standardized power-class output due to the difficulty in manufacturing a pressure vessel, and that it is difficult to reduce Fuel NOx, which is offset by the coal combustion system 20 to be described later.

이제, 석탄 연소 시스템(20)을 설명한다. Now, the coal combustion system 20 will be described.

PC(200)는 석탄 연료의 연소가 이루어지는 연소로이다, PC(200)는 POC(130)와 연결되어, POC(130)에서 배출되는 배가스 중 일부가 유입된다. 응축기(150)와 더 연결될 수 있어서, 응축기(150)에서 발생한 응축수가 유입되어 제 2 열교환기(220)의 부식을 방지함은 살펴본 바와 같다.The PC 200 is a combustion furnace in which coal fuel is burned. The PC 200 is connected to the POC 130 and some of the exhaust gas discharged from the POC 130 is introduced. As described above, since it may be further connected to the condenser 150, condensed water generated from the condenser 150 is introduced to prevent corrosion of the second heat exchanger 220.

POC(130)에서 발생한 배가스는 전술한 바와 같이 가압 상태이므로 별도의 팬이나 펌프 없이 PC(200)에 자연 유입된다. 유입되는 양태는 직접 투입과 버너 투입으로 구분된다. Since the exhaust gas generated from the POC 130 is in a pressurized state as described above, it naturally flows into the PC 200 without a separate fan or pump. Inflow mode is divided into direct input and burner input.

"직접 투입"은 PC(200) 연소실 내부에 직접 배가스가 투입됨을 의미하며, "버너 투입"은 PC(200) 연소실 내부에 구비된 버너(210)를 향해 투입됨을 의미한다. "Direct input" means that exhaust gas is directly injected into the combustion chamber of the PC 200, and "burner input" means that the exhaust gas is injected toward the burner 210 provided in the combustion chamber of the PC 200.

배가스가 직접 투입되면 PC(200) 내부의 산소 농도가 전체적으로 낮아진다. 따라서, 저온 연소 효과를 이룩하게 되어, 질소를 포함한 산소가 공급되어도 Thermal NOx 발생을 다소 저감시킬 수 있다.When the exhaust gas is directly input, the oxygen concentration inside the PC 200 is lowered as a whole. Therefore, the low-temperature combustion effect is achieved, and even when oxygen including nitrogen is supplied, the generation of thermal NOx can be somewhat reduced.

배가스가 버너 투입되면, 배가스가 버너(210)를 향해 투입되는 연료를 예열하게 된다. 이 경우, 마일드(MILD) 연소 분위기를 조성하게 되며, 농후 연소가 이루어져 NOx의 환원 분위기가 생성되고, 이에 따라 Fuel NOx 발생이 저감된다. When the exhaust gas is injected into the burner, the exhaust gas is preheated to the fuel injected toward the burner 210. In this case, a mild (MILD) combustion atmosphere is created, and rich combustion is performed to generate a reducing atmosphere of NOx, thereby reducing fuel NOx generation.

한편, 이와 같은 저온 연소와 농후 연소시 미연 연료가 발생하게 되는데, 이러한 미연 연소는 과잉공기 공급관(230)을 통해 추가 연소를 유도할 수 있다. Meanwhile, unburned fuel is generated during such low-temperature combustion and rich combustion, and such unburned combustion may induce additional combustion through the excess air supply pipe 230.

다시, PC(200)를 상세히 설명한다.Again, the PC 200 will be described in detail.

PC(200)는 버너(210), 과잉공기 공급관(230) 및 제 2 열교환기(220)가 구비된다.The PC 200 is provided with a burner 210, an excess air supply pipe 230, and a second heat exchanger 220.

버너(210)는 PC(200)의 하부에 위치하며, 공급되는 석탄 연료 및 상압의 공기를 연소시킨다. 버너(210)로 공기를 공급하기 위한 FDF(Forced Draft Fan)(240)가 구비된다. 즉, FDF(240)에 의해 외부 공기 중 일부가 상압 상태로 버너(210)로 공급되는 것이다.The burner 210 is located under the PC 200 and burns the supplied coal fuel and atmospheric pressure air. A Forced Draft Fan (FDF) 240 for supplying air to the burner 210 is provided. That is, some of the external air is supplied to the burner 210 by the FDF 240 in a normal pressure state.

또한, FDF(240)에 의해 공급되는 공기 외에, POC(130)로부터 PC(200)로 유입되는 배가스의 일부는 버너(210)로 자연 유입된다. 직접 투입되거나 버너 투입됨은 검토한 바와 같다. In addition, in addition to the air supplied by the FDF (240), some of the exhaust gas flowing from the POC (130) to the PC (200) is naturally introduced into the burner (210). Direct input or burner input is as reviewed.

과잉공기 공급관(230)은 연소로 일측, 구체적으로 버너(210)의 상측에 위치하여, 제 3 댐퍼(D3)에 의해 제어된 상압의 공기 일부가 과잉공기 공급관(230)을 통하여 연소로에 공급되어 미연 연료를 연소할 수 있다.Excess air supply pipe 230 is located on one side of the combustion furnace, specifically above the burner 210, and part of the atmospheric pressure air controlled by the third damper D3 is supplied to the combustion furnace through the excess air supply pipe 230 And can burn unburned fuel.

제 2 열교환기(220)는 PC(200)상부에 위치한다. 제 2 열교환기(220) 내부에 위치하는 열교환 튜브 내를 유동하는 열매체(물)와 PC(200)에서의 연소에 의해 발생하는 배가스의 열교환이 이루어진다. 고온이 된 열매체는 터빈(미도시)에 공급되어 발전에 사용될 수 있다. The second heat exchanger 220 is located above the PC 200. Heat exchange between the heat medium (water) flowing in the heat exchange tube located inside the second heat exchanger 220 and exhaust gas generated by combustion in the PC 200 is performed. The high temperature heat medium may be supplied to a turbine (not shown) and used for power generation.

공기 예열기(250)에는 PC(200)에서 배출되는 배가스가 유동함으로써, FDF(240)로부터 버너(210)로 유입되는 외부 공기의 열교환이 이루어진다. 이로써, 버너(210)로 공급되는 외부 공기가 배가스와의 열교환에 의해 예열되어 버너(210)로 공급됨으로써 PC(200)에서의 원활한 연소가 가능하다. 외부 공기 측면에서 살펴보면, 공기 예열기(250)에서 예열되고 버너 투입된 배가스에 의해 추가 예열되는 것이다. The exhaust gas discharged from the PC 200 flows through the air preheater 250, thereby heat exchange of external air flowing from the FDF 240 to the burner 210. Accordingly, external air supplied to the burner 210 is preheated by heat exchange with the exhaust gas and supplied to the burner 210, thereby enabling smooth combustion in the PC 200. Looking from the outside air side, it is preheated by the air preheater 250 and additionally preheated by the exhaust gas injected into the burner.

공기 예열기(250)의 후단에는 집진기(260)가 위치할 수 있다. 집진기는 전기 집진기(Electric precipitator)로 구성될 수 있으나 이에 제한되지 않는다. A dust collector 260 may be located at a rear end of the air preheater 250. The dust collector may be configured as an electric precipitator, but is not limited thereto.

집진기(260)의 후단에는 스택(270)이 위치하여, 응축기(150)에서 발생한 배가스 및/또는 집진기(260)를 통과한 배가스가 여기에 모여서 일정하게 처리되고 배출된다.A stack 270 is positioned at the rear end of the dust collector 260, and exhaust gas generated from the condenser 150 and/or exhaust gas that has passed through the dust collector 260 is collected here, regularly processed and discharged.

이하, 첨부된 도 2를 다시 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 연소 시스템의 운전과정 및 효과를 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation process and effects of the combustion system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying FIG. 2 again.

먼저, 공기가 가압 순산소 연소 시스템(10)과 석탄 연소 시스템(20)으로 각각 공급된다. 설치된 제 1 댐퍼(D1) 등의 조절 수단을 통하여 가압 순산소 연소 시스템(10)와 석탄 연소 시스템(20)으로 각각 공급되는 공기량을 조절할 수 있다.First, air is supplied to the pressurized pure oxygen combustion system 10 and the coal combustion system 20, respectively. The amount of air supplied to the pressurized pure oxygen combustion system 10 and the coal combustion system 20 may be adjusted through a control means such as the installed first damper D1.

가압 순산소 연소 시스템(10)으로 공급되는 공기는 컴프레셔(110)를 거쳐 가압되어 ASU(120)로 공급된다.Air supplied to the pressurized pure oxygen combustion system 10 is pressurized through the compressor 110 and supplied to the ASU 120.

석탄 연소 시스템(20)으로 공급되는 공기는 FDF(240)를 통하여 상압 상태로 PC(200)의 버너(210)로 공급된다.Air supplied to the coal combustion system 20 is supplied to the burner 210 of the PC 200 under normal pressure through the FDF 240.

가압 순산소 연소 시스템(10)과 석탄 연소 시스템(20)으로의 공기 공급은 동시에 행해질 수도 있고, 가압 순산소 연소 시스템(10)에서의 연소가 어느 정도 이루어진 후 석탄 연소 시스템(20)으로의 공기 공급을 통하여 연소가 개시되도록 할 수 있다. 그 제어 방법은 다양할 수 있다. Air supply to the pressurized pure oxygen combustion system 10 and the coal combustion system 20 may be performed at the same time, or air to the coal combustion system 20 after combustion in the pressurized pure oxygen combustion system 10 has been achieved to some extent. Combustion can be initiated through supply. The control method can vary.

ASU(120)로 공급된 가압 공기는 질소와 산소가 분리되고, 분리된 산소가 가압 순산소로서 POC(130)로 공급된다.In the pressurized air supplied to the ASU 120, nitrogen and oxygen are separated, and the separated oxygen is supplied to the POC 130 as pressurized pure oxygen.

POC(130)에는 연료 및 ASU(120)로부터의 가압 순산소가 공급되어 연소가 이루어진다.Fuel and pressurized pure oxygen from the ASU 120 are supplied to the POC 130 to perform combustion.

POC(130)에서의 연소에 의해 배출되는 배가스 중 일부는 PC(200)로 공급되며, 나머지는 제 1 열교환기(140)로 유입된다. PC(200)측 및 제 1 열교환기(140)로 배출되는 배가스의 양을 조절하기 위한 제 2 댐퍼(D2) 등의 조절 수단이 구비될 수 있다.Some of the exhaust gas discharged by combustion in the POC 130 is supplied to the PC 200, and the rest flows into the first heat exchanger 140. A control means such as a second damper D2 for adjusting the amount of exhaust gas discharged to the PC 200 side and the first heat exchanger 140 may be provided.

제 1 열교환기(140)로 유입된 배가스는 제 1 열교환기(140) 내부의 열교환 튜브로 유동하는 열매체(물)과 유입되는 배가스의 열교환이 이루어지며, 열교환을 통해 가열된 열매체는 고온 고압의 스팀 상태로 배출되어, 터빈(미도시) 등에 공급되어 발전에 사용될 수 있다.The exhaust gas flowing into the first heat exchanger 140 is heat-exchanged between the heat medium (water) flowing into the heat exchange tube inside the first heat exchanger 140 and the exhaust gas. It is discharged in the state of steam, and supplied to a turbine (not shown) and used for power generation.

제 1 열교환기(140)에서 열교환이 이루어진 배가스는 응축기(150)로 유입되며 황산 수용액 및 질산 수용액을 포함하는 응축수의 형태로 배가스로부터 제거된다. The exhaust gas heat-exchanged in the first heat exchanger 140 flows into the condenser 150 and is removed from the exhaust gas in the form of condensed water including an aqueous sulfuric acid solution and an aqueous nitric acid solution.

응축수는 제 2 열교환기(220)에 분사되어 부식을 방지할 수 있다. 응축수가 제거된 배가스는 응축기(150) 후단의 스택(270)을 통하여 외부로 배출된다.The condensed water is sprayed to the second heat exchanger 220 to prevent corrosion. The exhaust gas from which the condensed water has been removed is discharged to the outside through the stack 270 at the rear end of the condenser 150.

한편, PC(200)에 공급된 상압 공기와 석탄 등의 연료의 연소가 이루어진다. 이때, POC(130)에서의 연소에 의해 배출되는 배가스가 버너(210) 및 PC(200) 내부로 유입된다. POC(130) 내부는 가압된 상태이고 PC(200) 측은 상압 상태이므로, 이 압력차에 의해 팬이나 펌프 등의 별도의 공급수단 없이도 POC(130)에서 발생하는 배가스가 자연 유입된다. PC(200) 연소실 내부에 직접 배가스가 투입되는 직접 투입 및 PC(200) 연소실 내부에 구비된 버너(210)를 향해 투입되는 버너 투입이 가능하다. 이를 통해, 마일드(MILD) 연소 분위기가 조성되어 Thermal NOx 발생이 저감됨과 동시에 농후 연소를 통한 Fuel NOx 발생이 저감된다. Meanwhile, the atmospheric pressure air supplied to the PC 200 and fuel such as coal are burned. At this time, exhaust gas discharged by combustion in the POC 130 is introduced into the burner 210 and the PC 200. Since the inside of the POC 130 is in a pressurized state and the PC 200 is in a normal pressure state, the exhaust gas generated from the POC 130 naturally flows in without a separate supply means such as a fan or a pump due to this pressure difference. Direct injection into which exhaust gas is directly injected into the combustion chamber of the PC 200 and the burner injected toward the burner 210 provided in the combustion chamber of the PC 200 are possible. Through this, a mild combustion atmosphere is created to reduce thermal NOx generation and at the same time, fuel NOx generation through rich combustion is reduced.

PC(200)에서 연소가 이루어지는 중에 과잉공기 공급관(230)을 통하여 외부 공기가 PC(200) 상부로 추가로 공급된다. 과잉공기 공급관(230)으로 공급되는 공기는 버너(210)로 공급되는 공기 라인 측에 설치된 제 3 댐퍼(D3)의 조절에 의해 조절될 수 있다. 과잉공기 공급관(230)을 통하여 PC(200) 상부로 추가 공기를 공급함으로써 미연 연료를 추가로 연소시켜 연소 효율을 높일 수 있다.During combustion in the PC 200, external air is additionally supplied to the upper portion of the PC 200 through the excess air supply pipe 230. Air supplied to the excess air supply pipe 230 may be adjusted by adjusting the third damper D3 installed on the side of the air line supplied to the burner 210. By supplying additional air to the upper portion of the PC 200 through the excess air supply pipe 230, unburned fuel is additionally combusted, thereby increasing combustion efficiency.

PC(200)에서 발생한 배가스는 연소로 상부로 유동하여 제 2 열교환기(220) 내부의 열교환 튜브로 유동하는 열매체(물)과 배가스의 열교환이 이루어진다.The exhaust gas generated from the PC 200 flows to the top of the combustion furnace, and heat exchange between the heat medium (water) flowing through the heat exchange tube inside the second heat exchanger 220 and the exhaust gas is performed.

제 2 열교환기(220)에서 열교환이 끝난 배가스는 PC(200)로부터 배출되며, 배출된 배가스는 공기 예열기(250)를 지나며, 버너(210)로 유입되는 외부 공기와의 열교환을 통하여 외부 공기를 예열하고, 집진기(260)에서 탈진이 이루어진 후 스택(270)을 통하여 외부로 배출된다.The exhaust gas that has been heat-exchanged in the second heat exchanger 220 is discharged from the PC 200, and the exhaust gas passes through the air preheater 250, and the external air is exchanged with external air introduced into the burner 210. After preheating and dusting is performed in the dust collector 260, it is discharged to the outside through the stack 270.

스택(270) 전단에는 가압 순산소 연소 시스템(10)으로부터 배출되는 배가스와 석탄 연소 시스템(20)으로부터 배출되는 배가스의 양을 조절하는 제 4 댐퍼(D4)가 설치될 수 있다.A fourth damper D4 for controlling an amount of exhaust gas discharged from the pressurized pure oxygen combustion system 10 and exhaust gas discharged from the coal combustion system 20 may be installed at the front of the stack 270.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above. That is, a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can make a number of changes and modifications to the present invention without departing from the spirit and scope of the appended claims, and all such appropriate changes and modifications can be made. It should be considered that equivalents are also within the scope of the present invention.

10: 가압 순산소 연소 시스템
110: 컴프레셔
120: ASU(Air Separate Unit)
130: POC(Pressurized Oxygen Combustor)
140: 제 1 열교환기
150: 응축기
20: 석탄 연소 시스템
200: PC(Pulverized coal Combustor)
210: 버너
220: 제 2 열교환기
230: 과잉공기 공급관
240: FDF(Forced Draft Fan)
250: 공기 예열기
260: 집진기
270: 스택10: pressurized pure oxygen combustion system
110: compressor
120: Air Separate Unit (ASU)
130: POC (Pressurized Oxygen Combustor)
140: first heat exchanger
150: condenser
20: coal combustion system
200: PC (Pulverized coal Combustor)
210: burner
220: second heat exchanger
230: excess air supply pipe
240: Forced Draft Fan (FDF)
250: air preheater
260: dust collector
270: stack

Claims (11)

연료와 가압 순산소가 공급되어 연소되는 POC(Pressurized Oxygen Combustor)(130); 및
연료와 상압 공기와 상기 POC(130)로부터 배출되는 배가스가 공급되어 연소가 이루어지는 PC(Pulverized coal Combustor)(200)를 포함하는,
연소 시스템.
A Pressurized Oxygen Combustor (POC) 130 in which fuel and pressurized pure oxygen are supplied and combusted; And
Including a Pulverized coal Combustor (PC) 200 in which fuel and atmospheric pressure air and exhaust gas discharged from the POC 130 are supplied to perform combustion,
Combustion system.
 제 1 항에 있어서,
상기 POC(130) 후단에, 상기 POC(130)로부터 배출되는 상기 배가스 중 적어도 일부가 열교환되는 제 1 열교환기(140)가 구비되고,
상기 PC(200)의 일측에 위치하며, 상기 PC(200)에 공급되는 연료인 석탄 및 상압 공기가 유입되고, 상기 제 1 열교환기(140)에서 열교환된 배가스가 버너 투입되어 석탄을 연소시키는 버너(210)를 더 포함하는,
연소 시스템.
The method of claim 1,
At the rear end of the POC 130, a first heat exchanger 140 for exchanging at least a portion of the exhaust gas discharged from the POC 130 is provided,
A burner located on one side of the PC 200, in which coal and atmospheric pressure, which are fuel supplied to the PC 200, are introduced, and the exhaust gas heat exchanged in the first heat exchanger 140 is injected into the burner to burn the coal. Further comprising (210),
Combustion system.
 제 2 항에 있어서,
상기 버너(210)로 버너 투입되는 배가스에 의해 석탄 및 상압 공기가 예열되는,
연소 시스템.
The method of claim 2,
Coal and atmospheric pressure air are preheated by the exhaust gas injected into the burner 210,
Combustion system.
 제 2 항에 있어서,
상기 POC(130)로부터 배출되는 상기 배가스 중 다른 일부가 상기 PC(200) 내부로 직접 투입되는,
연소 시스템.
The method of claim 2,
Another part of the exhaust gas discharged from the POC 130 is directly introduced into the PC 200,
Combustion system.
 제 4 항에 있어서,
상기 PC(200) 내부로 직접 투입되는 상기 배가스에 의해 상기 PC(200) 내부의 산소 농도가 저하됨으로써 연소 온도가 낮아지는,
연소 시스템.
The method of claim 4,
The combustion temperature is lowered by lowering the oxygen concentration inside the PC 200 by the exhaust gas directly injected into the PC 200,
Combustion system.
 제 2 항에 있어서,
상기 POC(130) 후단에 위치하며, 상기 POC(130)에서 배출되는 배가스의 일부가 유입되어 응축되는 응축기(140); 및
상기 PC(200) 내부에 위치하는 제 2 열교환기(220)를 더 포함하며,
상기 응축기(140)에서 응축된 응축수가 제 2 열교환기(220)로 투입되는,
연소 시스템.
The method of claim 2,
A condenser 140 located at the rear end of the POC 130 and in which a part of the exhaust gas discharged from the POC 130 is introduced and condensed; And
Further comprising a second heat exchanger 220 located inside the PC 200,
Condensed water condensed in the condenser 140 is introduced into the second heat exchanger 220,
Combustion system.
 제 2 항에 있어서,
상기 PC(200) 상부로 추가 공기가 유입되도록 하는 과잉공기 공급관(230)을 더 포함하는,
연소 시스템.
The method of claim 2,
Further comprising an excess air supply pipe 230 to allow additional air to be introduced into the upper portion of the PC 200,
Combustion system.
 제 2 항에 있어서,
상기 POC(130)로부터 배출되는 배가스는 상기 POC(130)와 상기 PC(200)의 압력차에 의해 상기 PC(200)로 자연 유입되는,
연소 시스템.
The method of claim 2,
The exhaust gas discharged from the POC 130 naturally flows into the PC 200 due to a pressure difference between the POC 130 and the PC 200,
Combustion system.
 가압 순산소 연소 시스템과 상압 석탄 연소 시스템이 연계된 연소 시스템으로서,
상기 가압 순산소 연소 시스템에서 발생한 배가스의 Thermal NOx 발생이 저감되고, 이와 동시에,
상기 가압 순산소 연소 시스템에서 발생한 배가스 중 일부가 상기 상압 석탄 연소 시스템으로 유입된 후 농후 연소됨으로써 Fuel NOx 발생이 저감되는,
연소 시스템.
As a combustion system in which a pressurized pure oxygen combustion system and an atmospheric coal combustion system are connected,
The generation of thermal NOx in the exhaust gas generated in the pressurized pure oxygen combustion system is reduced, and at the same time,
Part of the exhaust gas generated from the pressurized pure oxygen combustion system flows into the atmospheric pressure coal combustion system and then burns richly, thereby reducing the generation of fuel NOx,
Combustion system.
 제 9 항에 있어서,
상기 가압 순산소 연소 시스템 내에 구비된 제 1 열교환기에서 배가스의 열교환이 이루어지고,
상기 상압 석탄 연소 시스템 내에 구비된 제 2 열교환기에서 열교환이 이루어지는,
연소 시스템.
The method of claim 9,
Heat exchange of exhaust gas is performed in the first heat exchanger provided in the pressurized pure oxygen combustion system,
Heat exchange is performed in a second heat exchanger provided in the atmospheric pressure coal combustion system,
Combustion system.
 (a) 공급되는 공기 중 일부가 컴프레셔(110)에 의해 가압되고 ASU(Air Separate Unit)(120)에 유입되어 질소가 분리되고 가압 순산소가 생성되는 단계;
(b) 상기 생성된 가압 순산소가 연료와 함께 POC(130)에 유입되어 연소되고 배가스가 생성되는 단계;
(c) 상기 (b) 단계에서 생성된 배가스 중 일부가 제 1 열교환기(140)에 유입되어 열교환된 후 응축기(150)에 유입되어 응축수가 생성되며, 응축수가 생성되고 남은 배가스는 스택(270)을 통해 배출되는 단계;
(d) 상기 (b) 단계에서 생성된 배가스 중 다른 일부가 그 압력에 의해 PC(200)에 자연 유입되되, 일부는 상기 PC(200)에 직접 투입되고 다른 일부는 상기 PC(200) 내의 버너(210)를 향해 버너 투입되는 단계;
(e) 상압 공기와 연료가 상기 PC(200)에 더 유입되어 연소되되, 상기 (c) 단계에서 상기 PC(200)에 직접 투입된 배가스에 의해 연소실 내부 온도가 균일화되고 저온 연소가 유도되면서 연소되고, 상기 (C) 단계에서 상기 PC(200)에 버너 투입된 배가스에 의해 상기 PC(200)에 유입된 상압 공기와 연료가 예열되어 마일드(MILD, Moderate and Intense Low oxygen Dilution) 연소 분위기가 조성되며 연소되는 단계; 및
(f) 상기 (e) 단계의 연소에 의해 제 2 열교환기(220)가 열교환되며 배가스가 생성되고, 생성된 배가스는 공기 예열기(250)로 유입되는 단계를 포함하며,
상기 (e) 단계에서 상기 PC(200)에 유입되는 상압 공기는 상기 (a) 단계에서 공급되는 공기 중 다른 일부로서 상기 공기 예열기(250)로 유동한 것이며, 상기 (f) 단계에서 상기 공기 예열기(250)에 유입된 배가스에 의해 상기 다른 일부의 공기가 예열되어 상기 PC(200)에 공급되는,
방법.
(a) some of the supplied air is pressurized by the compressor 110 and introduced into the ASU (Air Separate Unit) 120 to separate nitrogen and generate pressurized pure oxygen;
(b) the generated pressurized pure oxygen is introduced into the POC 130 together with fuel to be combusted and exhaust gas is generated;
(c) Some of the exhaust gas generated in the step (b) flows into the first heat exchanger 140 and undergoes heat exchange, and then flows into the condenser 150 to generate condensed water. ) Discharged through;
(d) Another part of the exhaust gas generated in step (b) is naturally introduced into the PC 200 by the pressure, some of which are directly input to the PC 200 and the other part of the burner in the PC 200 Injecting the burner toward (210);
(e) Atmospheric pressure air and fuel are further introduced into the PC 200 to be burned, but the internal temperature of the combustion chamber is equalized by the exhaust gas directly input to the PC 200 in the step (c), and low-temperature combustion is induced and combusted. , In the step (C), atmospheric pressure air and fuel introduced into the PC 200 are preheated by the exhaust gas injected into the PC 200 to create a mild (MILD, Moderate and Intense Low Oxygen Dilution) combustion atmosphere. Step of becoming; And
(f) the second heat exchanger 220 is heat-exchanged by the combustion in step (e) to generate exhaust gas, and the generated exhaust gas is introduced into the air preheater 250,
Atmospheric pressure air introduced into the PC 200 in step (e) flows to the air preheater 250 as another part of the air supplied in step (a), and the air preheater in step (f) The other part of the air is preheated by the exhaust gas introduced into the 250 and supplied to the PC 200,
Way.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0157163B1 (en) * 1994-03-18 1998-11-16 가나이 쯔도무 Pulverised coal combustion burner
KR101175768B1 (en) * 2010-09-16 2012-08-21 한국생산기술연구원 A pulverized coal pure oxygen burning system
KR20130106972A (en) 2012-03-21 2013-10-01 한국전력공사 Operation apparatus and method for oxy-pc combustion system
JP2014134370A (en) 2013-01-11 2014-07-24 Central Research Institute Of Electric Power Industry Combustion method of combustion system and combustion system
JP5812740B2 (en) 2011-07-25 2015-11-17 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Oxyfuel combustion system and operating method thereof
KR20180132194A (en) * 2017-06-01 2018-12-12 한국생산기술연구원 Integrated condenser capable of recovering latent heat and removing pollutants of exhaust gas and power generation system using pressurized oxygen combustion comprising the same
KR101937423B1 (en) * 2017-12-11 2019-01-11 한국생산기술연구원 Pressurized Oxygen fuel combustion system which can control the temperature and prevent corrosion in pressurized Oxygen fuel Combustor

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0157163B1 (en) * 1994-03-18 1998-11-16 가나이 쯔도무 Pulverised coal combustion burner
KR101175768B1 (en) * 2010-09-16 2012-08-21 한국생산기술연구원 A pulverized coal pure oxygen burning system
JP5812740B2 (en) 2011-07-25 2015-11-17 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Oxyfuel combustion system and operating method thereof
KR20130106972A (en) 2012-03-21 2013-10-01 한국전력공사 Operation apparatus and method for oxy-pc combustion system
JP2014134370A (en) 2013-01-11 2014-07-24 Central Research Institute Of Electric Power Industry Combustion method of combustion system and combustion system
KR20180132194A (en) * 2017-06-01 2018-12-12 한국생산기술연구원 Integrated condenser capable of recovering latent heat and removing pollutants of exhaust gas and power generation system using pressurized oxygen combustion comprising the same
KR101937423B1 (en) * 2017-12-11 2019-01-11 한국생산기술연구원 Pressurized Oxygen fuel combustion system which can control the temperature and prevent corrosion in pressurized Oxygen fuel Combustor

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