KR20230155662A - Combustion device for boiler and ammonia burner - Google Patents
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Abstract
보일러의 연소장치는 연소로의 코너측에 설치되는 복수의 고체연료 버너 및 복수의 암모니아 버너를 포함한다. 복수의 고체연료 버너는 연소로 내부로 고체연료와 연소공기를 분사하며, 연소로의 중앙을 향하는 방향으로부터 제1 각도로 기울어지게 배치된다. 복수의 암모니아 버너는 연소로 내부로 암모니아를 분사하며, 연소로의 중앙을 향하는 방향으로부터 복수의 고체연료 버너와 다른 각도로 기울어지게 배치된다.The combustion device of the boiler includes a plurality of solid fuel burners and a plurality of ammonia burners installed on the corner side of the combustion furnace. The plurality of solid fuel burners inject solid fuel and combustion air into the combustion furnace, and are arranged to be inclined at a first angle from a direction toward the center of the combustion furnace. The plurality of ammonia burners inject ammonia into the combustion furnace, and are arranged at an angle different from the plurality of solid fuel burners from the direction toward the center of the combustion furnace.
Description
본 발명은 발전용 보일러의 연소장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고체연료와 암모니아의 혼합연소를 위한 연소장치 및 암모니아 버너에 관한 것이다.The present invention relates to a combustion device for a boiler for power generation, and more specifically, to a combustion device and an ammonia burner for mixed combustion of solid fuel and ammonia.
현재 발전산업 분야에서는 대표적인 온실가스인 이산화탄소의 배출 저감을 위한 에너지 전환 정책이 시행되고 있다. 여러 에너지원 후보 중 암모니아는 수소보다 이송 및 저장이 용이하고 경제성 측면에서 경쟁력이 있으므로 전력 생산을 위한 새로운 에너지원으로 부상하고 있다.Currently, in the power generation industry, energy conversion policies are being implemented to reduce emissions of carbon dioxide, a representative greenhouse gas. Among several energy source candidates, ammonia is emerging as a new energy source for electricity production because it is easier to transport and store than hydrogen and is competitive in terms of economic feasibility.
그런데 암모니아는 점화가 어렵고 화염 전파속도 및 연소속도가 느린 특징이 있어 고도의 연소기술이 요구된다. 또한, 암모니아는 다량의 질소원자를 포함하고 있으므로 산화제 라디칼 및 중간 생성물에 의해 쉽게 질소산화물(NOx)로 전환될 수 있다. 질소산화물은 그 자체로 주요한 대기오염 물질이다.However, ammonia is difficult to ignite and has slow flame propagation and combustion speeds, so advanced combustion technology is required. Additionally, since ammonia contains a large amount of nitrogen atoms, it can be easily converted to nitrogen oxides (NOx) by oxidizing radicals and intermediate products. Nitrogen oxides themselves are a major air pollutant.
현재 화력발전소에서는 선택적 촉매환원(selective catalytic reduction, SCR) 설비로 질소산화물을 저감시켜 환경규제를 준수하고 있다. 그러나 암모니아 연소 시 질소산화물이 기존 설계수준 대비 크게 증가하는 경우에는 기존 SCR 설비만으로 처리가 어려울 수 있으며, 촉매비용, 폐촉매 처리비용, SCR용 암모니아 비용 등이 추가 소요될 것으로 예상되고 있다.Currently, thermal power plants comply with environmental regulations by reducing nitrogen oxides using selective catalytic reduction (SCR) equipment. However, if nitrogen oxides increase significantly compared to the existing design level during ammonia combustion, it may be difficult to treat with existing SCR equipment alone, and it is expected that additional catalyst costs, waste catalyst treatment costs, and ammonia costs for SCR will be required.
본 발명은 미분탄과 같은 고체연료와 암모니아를 혼합 연소하는 발전용 보일러의 연소장치에 있어서, 질소산화물 발생을 최소화하면서 안정된 화염을 유지할 수 있는 보일러의 연소장치 및 보일러의 연소장치에 적용되는 암모니아 버너를 제공하고자 한다.The present invention relates to a combustion device for a power generation boiler that mixes solid fuel such as pulverized coal with ammonia, and an ammonia burner applied to the combustion device of the boiler and the combustion device of the boiler that can maintain a stable flame while minimizing the generation of nitrogen oxides. We would like to provide
본 발명의 일 실시예에 따른 보일러의 연소장치는 연소로의 코너측에 설치되는 복수의 고체연료 버너와 복수의 암모니아 버너를 포함한다. 복수의 고체연료 버너는 연소로 내부로 고체연료와 연소공기를 분사하며, 연소로의 중앙을 향하는 방향으로부터 제1 각도로 기울어지게 배치된다. 복수의 암모니아 버너는 연소로 내부로 암모니아를 분사하며, 연소로의 중앙을 향하는 방향으로부터 복수의 고체연료 버너와 다른 각도로 기울어지게 배치된다.The combustion device of a boiler according to an embodiment of the present invention includes a plurality of solid fuel burners and a plurality of ammonia burners installed on the corner side of the combustion furnace. The plurality of solid fuel burners inject solid fuel and combustion air into the combustion furnace, and are arranged to be inclined at a first angle from a direction toward the center of the combustion furnace. The plurality of ammonia burners inject ammonia into the combustion furnace, and are arranged at an angle different from the plurality of solid fuel burners from the direction toward the center of the combustion furnace.
복수의 고체연료 버너는 연소로의 높이 방향을 따라 서로간 높이 차를 두고 다단으로 설치될 수 있고, 복수의 암모니아 버너는 복수의 고체연료 버너와 높이 차를 두고 설치될 수 있다.A plurality of solid fuel burners may be installed in multiple stages with a height difference between each other along the height direction of the combustion furnace, and a plurality of ammonia burners may be installed with a height difference from the plurality of solid fuel burners.
복수의 고체연료 버너는 연소로의 중앙을 향하는 방향으로부터 시계 방향과 반시계 방향 중 어느 한 방향으로 기울어지게 배치될 수 있고, 복수의 암모니아 버너는 연소로의 중앙을 향하는 방향으로부터 시계 방향과 반시계 방향 중 다른 한 방향으로 기울어지게 배치될 수 있다.The plurality of solid fuel burners may be arranged to be inclined in either a clockwise or counterclockwise direction from the direction toward the center of the combustion furnace, and the plurality of ammonia burners may be tilted clockwise or counterclockwise from the direction toward the center of the combustion furnace. It may be arranged to be inclined in one of the directions.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 보일러의 연소장치는 연소로의 코너측에 설치되는 복수의 고체연료 버너 및 복수의 암모니아 버너를 포함한다. 복수의 고체연료 버너는 연소로 내부로 고체연료와 연소공기를 분사하며, 연소로의 중앙을 향하는 방향으로부터 제1 각도로 기울어지게 배치된다. 복수의 암모니아 버너는 복수의 고체연료 버너에 의한 화염들 사이에 위치하는 환원성 영역을 향해 암모니아를 분사하도록 배치된다.A combustion device for a boiler according to another embodiment of the present invention includes a plurality of solid fuel burners and a plurality of ammonia burners installed on the corner side of the combustion furnace. The plurality of solid fuel burners inject solid fuel and combustion air into the combustion furnace, and are arranged to be inclined at a first angle from a direction toward the center of the combustion furnace. A plurality of ammonia burners are arranged to spray ammonia toward a reducing region located between the flames of the plurality of solid fuel burners.
복수의 암모니아 버너는 복수의 고체연료 버너와 높이 차를 두고 설치될 수 있고, 연소로의 중앙을 향하는 방향으로부터 복수의 고체연료 버너와 다른 각도로 기울어지게 배치될 수 있다.The plurality of ammonia burners may be installed at a height difference from the plurality of solid fuel burners, and may be arranged to be inclined at an angle different from the plurality of solid fuel burners from the direction toward the center of the combustion furnace.
복수의 고체연료 버너는 연소로의 중앙을 향하는 방향으로부터 시계 방향과 반시계 방향 중 어느 한 방향으로 기울어지게 배치될 수 있고, 복수의 암모니아 버너는 연소로의 중앙을 향하는 방향으로부터 시계 방향과 반시계 방향 중 다른 한 방향으로 기울어지게 배치될 수 있다.The plurality of solid fuel burners may be arranged to be inclined in either a clockwise or counterclockwise direction from the direction toward the center of the combustion furnace, and the plurality of ammonia burners may be disposed inclined in either a clockwise or counterclockwise direction from the direction toward the center of the combustion furnace. It may be arranged to be inclined in one of the directions.
복수의 암모니아 버너 각각은 복수의 노즐팁이 구비된 노즐 본체와, 노즐 본체의 양측에 회전 가능하게 결합되며 연소공기 배출을 위한 다공판으로 구성된 한 쌍의 디퓨저를 포함할 수 있다. 노즐 본체는 제1 각도 조절부에 의해 수평방향 각도가 조절될 수 있고, 제2 각도 조절부에 의해 수직방향 각도가 조절될 수 있다. 복수의 암모니아 버너 각각은, 한 쌍의 디퓨저 각각의 펼침 각도를 조절하는 제3 각도 조절부를 더 포함할 수 있다.Each of the plurality of ammonia burners may include a nozzle body provided with a plurality of nozzle tips, and a pair of diffusers rotatably coupled to both sides of the nozzle body and composed of a perforated plate for discharging combustion air. The horizontal angle of the nozzle body can be adjusted by the first angle adjusting unit, and the vertical angle can be adjusted by the second angle adjusting unit. Each of the plurality of ammonia burners may further include a third angle adjustment unit that adjusts the expansion angle of each of the pair of diffusers.
보일러의 연소장치는, 제1 각도 조절부와 제2 각도 조절부 및 제3 각도 조절부의 작동을 제어하는 암모니아 버너 제어기와, 암모니아 버너 제어기와 전기적으로 연결된 운전 제어장치를 더 포함할 수 있다. 운전 제어장치는 데이터베이스, 석탄 유량 및 성상 정보 전송기, 암모니아 유량 전송기, 고체연료 버너 틸트각 전송기, 배기가스 분석 정보 전송기와 전기적으로 연결될 수 있다.The combustion device of the boiler may further include an ammonia burner controller that controls the operation of the first angle adjuster, the second angle adjuster, and the third angle adjuster, and an operation control device electrically connected to the ammonia burner controller. The operation control device can be electrically connected to the database, coal flow rate and property information transmitter, ammonia flow rate transmitter, solid fuel burner tilt angle transmitter, and exhaust gas analysis information transmitter.
운전 제어장치는 미분탄의 유량 및 성상, 암모니아의 유량, 고체연료 버너의 틸트각, 배기가스의 온도, 유량, 화학종에 대한 정보들을 수집하고, 데이터베이스에 저장된 정보들과 비교 및 연산하여 암모니아 버너의 최적 분사 각도와 디퓨저의 최적 각도를 도출하며, 도출된 결과를 암모니아 버너 제어기로 출력할 수 있다.The operation control device collects information on the flow rate and properties of pulverized coal, the flow rate of ammonia, the tilt angle of the solid fuel burner, the temperature, flow rate, and chemical species of the exhaust gas, and compares and calculates with the information stored in the database to control the ammonia burner. The optimal injection angle and the optimal angle of the diffuser are derived, and the derived results can be output to the ammonia burner controller.
본 발명의 일 실시예에 따른 암모니아 버너는 노즐 본체, 제1 각도 조절부, 제2 각도 조절부, 및 한 쌍의 디퓨저를 포함한다. 노즐 본체는 연소용 공기배관의 단부 내측에 위치하고, 암모니아 공급배관에 연결되며, 연소로 내부로 암모니아를 분사하기 위한 복수의 노즐팁을 구비한다. 제1 각도 조절부는 노즐 본체에 결합되어 노즐 본체의 수평방향 각도를 조절하고, 제2 각도 조절부는 노즐 본체에 결합되어 노즐 본체의 수직방향 각도를 조절한다. 한 쌍의 디퓨저는 노즐 본체의 양측에 회전 가능하게 결합되고, 연소공기 통과를 위한 복수의 홀이 구비된 다공판으로 이루어진다.An ammonia burner according to an embodiment of the present invention includes a nozzle body, a first angle adjustment unit, a second angle adjustment unit, and a pair of diffusers. The nozzle body is located inside the end of the combustion air pipe, is connected to the ammonia supply pipe, and has a plurality of nozzle tips for spraying ammonia into the combustion furnace. The first angle adjuster is coupled to the nozzle body to adjust the horizontal angle of the nozzle body, and the second angle adjuster is coupled to the nozzle body to adjust the vertical angle of the nozzle body. A pair of diffusers are rotatably coupled to both sides of the nozzle body and are made of a perforated plate with a plurality of holes for combustion air to pass through.
복수의 노즐팁은 노즐 본체의 앞면에서 서로간 거리를 두고 배열될 수 있고, 암모니아 공급배관은 노즐 본체의 뒷면에 연결될 수 있다. 제1 각도 조절부와 제2 각도 조절부는 복수의 노즐팁이 연소로 내부의 환원성 영역을 향하도록 노즐 본체의 수평방향 각도와 수직방향 각도를 각각 조절할 수 있다.A plurality of nozzle tips may be arranged at a distance from each other on the front of the nozzle body, and the ammonia supply pipe may be connected to the back of the nozzle body. The first angle adjuster and the second angle adjuster may respectively adjust the horizontal angle and vertical angle of the nozzle body so that the plurality of nozzle tips are directed toward the reducing area inside the combustion furnace.
제1 각도 조절부는, 노즐 본체와 거리를 두고 노즐 본체의 측면을 둘러싸는 제1 프레임과, 노즐 본체의 상하측과 제1 프레임 사이에 결합된 한 쌍의 제1 회전축과, 한 쌍의 제1 회전축 가운데 어느 하나의 제1 회전축에 결합된 제1 링크로드와, 제1 링크로드에 결합된 제2 링크로드와, 제2 링크로드를 움직이게 하는 제1 구동부를 포함할 수 있다.The first angle adjusting unit includes a first frame surrounding the side of the nozzle body at a distance from the nozzle body, a pair of first rotation shafts coupled between the upper and lower sides of the nozzle body and the first frame, and a pair of first rotating shafts. It may include a first link rod coupled to one of the first rotation shafts, a second link rod coupled to the first link rod, and a first driving unit that moves the second link rod.
제1 회전축의 일단은 노즐 본체에 고정될 수 있고 타단은 제1 프레임에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 제1 링크로드의 일단은 제1 회전축에 고정될 수 있고 타단은 베어링에 의해 제2 링크로드와 결합될 수 있다. 제2 링크로드는 제1 구동부에 직선이동과 회전이 가능하도록 결합될 수 있다.One end of the first rotation shaft may be fixed to the nozzle body and the other end may be rotatably coupled to the first frame. One end of the first link rod may be fixed to the first rotation shaft and the other end may be coupled to the second link rod by a bearing. The second link rod may be coupled to the first driving unit to enable linear movement and rotation.
제2 각도 조절부는, 제1 프레임과 거리를 두고 제1 프레임을 둘러싸는 제2 프레임과, 제1 프레임의 좌우측과 제2 프레임 사이에 결합된 한 쌍의 제2 회전축과, 한 쌍의 제2 회전축 가운데 어느 하나의 제2 회전축에 결합된 제3 링크로드와, 제3 링크로드에 결합된 제4 링크로드와, 제4 링크로드를 움직이게 하는 제2 구동부를 포함할 수 있다.The second angle adjusting unit includes a second frame surrounding the first frame at a distance from the first frame, a pair of second rotation axes coupled between the left and right sides of the first frame and the second frame, and a pair of second rotation axes. It may include a third link rod coupled to one of the second rotation axes, a fourth link rod coupled to the third link rod, and a second driving unit that moves the fourth link rod.
제2 회전축의 일단은 제1 프레임에 고정될 수 있고 타단은 제2 프레임에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 제3 링크로드의 일단은 제2 회전축에 고정될 수 있고 타단은 베어링에 의해 제4 링크로드와 결합될 수 있다. 제4 링크로드는 제2 구동부에 직선이동과 회전이 가능하도록 결합될 수 있다.One end of the second rotation shaft may be fixed to the first frame and the other end may be rotatably coupled to the second frame. One end of the third link rod may be fixed to the second rotation shaft and the other end may be coupled to the fourth link rod by a bearing. The fourth link rod may be coupled to the second driving unit to enable linear movement and rotation.
암모니아 버너는, 한 쌍의 디퓨저 각각에 결합되어 디퓨저의 펼침 각도를 조절하는 제3 각도 조절부를 더 포함할 수 있다. 제3 각도 조절부는, 디퓨저의 뒷면에 힌지 결합된 제5 링크로드와, 제5 링크로드를 움직이게 하는 제3 구동부를 포함할 수 있다. 제5 링크로드는 제3 구동부에 직선이동과 회전이 가능하도록 결합될 수 있다.The ammonia burner may further include a third angle adjustment unit that is coupled to each of the pair of diffusers to adjust the expansion angle of the diffuser. The third angle adjusting unit may include a fifth link rod hinged to the back of the diffuser and a third driving unit that moves the fifth link rod. The fifth link rod may be coupled to the third driving unit to enable linear movement and rotation.
본 실시예의 연소장치는 화염의 국부적인 피크 온도를 낮추어 화염의 온도 분포를 평준화할 수 있고, 열적 질소산화물의 발생을 저감시키는 동시에 질소산화물을 질소로 환원시키는 경향을 극대화시킬 수 있다. 그 결과, 질소산화물의 발생을 저감시켜 선택적 촉매환원(SCR) 설비의 증설 없이 환경규제를 준수할 수 있으며, 고체연료와 암모니아의 혼합 연소 조건에서도 안정된 화염을 유지할 수 있다.The combustion device of this embodiment can equalize the temperature distribution of the flame by lowering the local peak temperature of the flame, reduce the generation of thermal nitrogen oxides, and maximize the tendency to reduce nitrogen oxides to nitrogen. As a result, it is possible to reduce the generation of nitrogen oxides, comply with environmental regulations without expanding selective catalytic reduction (SCR) facilities, and maintain a stable flame even under mixed combustion conditions of solid fuel and ammonia.
또한, 본 실시예의 암모니아 버너는 수평방향과 수직방향으로 각도 조절이 용이하므로, 해당 높이의 연소로에서 노즐 본체가 환원성 영역을 향하도록 노즐 본체의 각도를 3차원적으로 조절할 수 있다. 따라서 최적의 분사 방향을 설정하여 환원성 영역을 향해 암모니아를 정확하게 분사할 수 있다.In addition, since the ammonia burner of this embodiment can easily adjust the angle in the horizontal and vertical directions, the angle of the nozzle body can be three-dimensionally adjusted so that the nozzle body faces the reducing region in the combustion furnace at the corresponding height. Therefore, by setting the optimal spray direction, ammonia can be sprayed accurately toward the reducing area.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연소장치의 개략 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 연소장치 중 복수의 고체연료 버너를 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 연소장치 중 복수의 암모니아 버너를 나타낸 평면도이다.
도 4는 도 2에 도시한 복수의 고체연료 버너와 도 3에 도시한 복수의 암모니아 버너의 분사 방향을 함께 도시한 평면도이다.
도 5는 도 2에 도시한 버너 높이 단면의 산소 농도 분포를 나타낸 도면이다.
도 6은 석탄과 암모니아의 혼합 연소 구조에서 질소산화물 발생 경로를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 암모니아 버너의 사시도이다.
도 8은 도 7의 암모니아 버너와 배관을 함께 도시한 평면도이다.
도 9는 도 7에 도시한 노즐 본체와 제1 구동부 및 제2 구동부의 정면도이다.
도 10은 도 9에 도시한 노즐 본체와 제1 구동부의 평면도이다.
도 11과 도 12는 도 10에 도시한 제1 각도 조절부에 의한 노즐 본체의 수평방향 각도 조정 과정을 나타낸 도면이다.
도 13은 도 9에 도시한 노즐 본체와 제1 프레임 및 제2 구동부의 우측면도이다.
도 14와 도 15는 도 13에 도시한 제2 각도 조절부에 의한 노즐 본체의 수직방향 각도 조정 과정을 나타낸 도면이다.
도 16은 도 7에 도시한 암모니아 버너와 제3 구동부의 평면도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 연소장치의 운전제어 계통도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a combustion device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing a plurality of solid fuel burners in the combustion device shown in FIG. 1.
FIG. 3 is a plan view showing a plurality of ammonia burners in the combustion device shown in FIG. 1.
FIG. 4 is a plan view showing the injection directions of the plurality of solid fuel burners shown in FIG. 2 and the plurality of ammonia burners shown in FIG. 3.
FIG. 5 is a diagram showing the oxygen concentration distribution in the burner height cross section shown in FIG. 2.
Figure 6 is a diagram showing the nitrogen oxide generation path in a mixed combustion structure of coal and ammonia.
Figure 7 is a perspective view of an ammonia burner according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is a plan view showing the ammonia burner and piping of Figure 7 together.
FIG. 9 is a front view of the nozzle body and the first driving unit and the second driving unit shown in FIG. 7.
FIG. 10 is a plan view of the nozzle body and the first driving unit shown in FIG. 9.
Figures 11 and 12 are diagrams showing a process of adjusting the horizontal angle of the nozzle body by the first angle adjustment unit shown in Figure 10.
FIG. 13 is a right side view of the nozzle body, first frame, and second driving unit shown in FIG. 9.
FIGS. 14 and 15 are diagrams showing a process of adjusting the vertical angle of the nozzle body by the second angle adjusting unit shown in FIG. 13.
FIG. 16 is a plan view of the ammonia burner and the third driving unit shown in FIG. 7.
Figure 17 is an operation control system diagram of a combustion device according to an embodiment of the present invention.
여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is only intended to refer to specific embodiments and is not intended to limit the invention. As used herein, singular forms include plural forms unless phrases clearly indicate the contrary. As used in the specification, the meaning of "comprising" is to specify a specific characteristic, area, integer, step, operation, element and/or component, and to specify another specific property, area, integer, step, operation, element, component and/or group. It does not exclude the existence or addition of .
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Although not defined differently, all terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as those generally understood by those skilled in the art in the technical field to which the present invention pertains. Terms defined in commonly used dictionaries are further interpreted as having meanings consistent with related technical literature and currently disclosed content, and are not interpreted in ideal or very formal meanings unless defined.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연소장치의 개략 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a combustion device according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참고하면, 연소장치(100)는 발전용 보일러의 연소장치로서 미분탄과 같은 고체연료와 암모니아를 혼합 연소한다. 연소로(110)는 수직 방향으로 긴 대략적인 사각의 통형으로 이루어지며, 연소장치(100)는 연소로의 하부에서 연소로(110)의 네 코너측에 설치되는 복수의 고체연료 버너(10) 및 복수의 암모니아 버너(20)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the
복수의 고체연료 버너(10)는 연소로(110)의 네 코너측에서 서로간 높이 차를 두고 다단으로 설치될 수 있으며, 배관을 통해 고체연료 공급부(11)와 연결되어 이로부터 미분탄과 같은 고체연료를 공급받는다. 고체연료 버너(10)는 고체연료와 연소공기를 함께 분사하여 연소로(110) 내부에 화염을 형성한다.A plurality of
복수의 암모니아 버너(20)는 연소로(110)의 네 코너측에서 고체연료 버너(10)와 높이 차를 두고 설치될 수 있으며, 배관을 통해 암모니아 공급부(21)와 연결되어 이로부터 암모니아를 공급받는다. 암모니아 버너(20)는 암모니아를 분사하여 연소로(110) 내부에 화염을 형성한다.A plurality of
암모니아 버너(20)는 단일 단으로 설치되거나, 서로간 높이 차를 두고 다단으로 설치될 수 있다. 도 1에서는 암모니아 버너(20)가 단일 단으로 설치된 경우를 예로 들어 도시하였다. 암모니아 버너(20)는 연소로(110)의 높이 방향을 따라 복수의 고체연료 버너(10) 사이에 위치할 수 있으며, 고체연료 버너들(10)의 최하단을 제외한 단에 위치할 수 있다.The
본 실시예의 연소장치(100)는 접선연소 방식으로 구성된다. 도 2는 도 1에 도시한 연소장치 중 복수의 고체연료 버너를 나타낸 평면도이고, 도 3은 도 1에 도시한 연소장치 중 복수의 암모니아 버너를 나타낸 평면도이다. 도 4는 도 2에 도시한 복수의 고체연료 버너와 도 3에 도시한 복수의 암모니아 버너의 분사 방향을 함께 도시한 평면도이고, 도 5는 도 2에 도시한 버너 높이 단면의 산소 농도 분포를 나타낸 도면이다.The
도 1 내지 도 5를 참고하면, 복수의 고체연료 버너(10)는 연소로(110)의 중앙을 향하는 방향(점선으로 표시, 편의상 ‘기준 방향’이라 한다)으로부터 제1 각도(α)로 기울어지게 배치된다. 예를 들어, 복수의 고체연료 버너(10)는 기준 방향에서 반시계 방향으로 제1 각도(α)로 기울어지게 배치될 수 있으며, 이 경우 연소로(110)의 중앙에는 시계 방향으로 회전하는 화염(fire ball)이 형성된다.Referring to Figures 1 to 5, the plurality of
연소로(110) 내부의 산소 농도는 고체연료와 연소공기의 연소에 의한 화염의 중심에서 가장 높은 농도를 나타내고, 화염의 중심에서 멀어질수록 낮은 농도를 나타낸다. 도 5에서 적색, 노란색, 연두색, 하늘색, 파란색 순으로 산소 농도가 높다. 연소로(110)의 주변부에서 산소 농도가 낮는 환원성 영역(A)은 어느 한 화염의 측면과 이웃한 화염의 끝부분 사이에 발생할 수 있다.The oxygen concentration inside the
복수의 암모니아 버너(20)는 복수의 고체연료 버너(10)와 다른 각도로 배치되어 고체연료와 다른 각도로 암모니아를 분사한다. 구체적으로, 복수의 암모니아 버너(20)는 산소 농도가 낮은 환원성 영역(A)을 향해 암모니아를 분사하도록 배치된다. 예를 들어, 복수의 암모니아 버너(20)는 기준 방향으로부터 시계 방향으로 제2 각도(β)로 기울어지게 배치될 수 있다.The plurality of
복수의 고체연료 버너(10)가 기준 방향으로부터 시계 방향과 반시계 방향 중 어느 한 방향으로 기울어지게 배치될 때, 복수의 암모니아 버너(20)는 기준 방향으로부터 시계 방향과 반시계 방향 중 다른 한 방향으로 기울어지게 배치될 수 있다. 제1 각도(α)와 제2 각도(β) 각각은 0°보다 크고 45°보다 작은 범위 내에서 설정되며, 고체연료 및 암모니아 분사에 의한 화염이 연소로(110)의 내벽과 충돌하지 않도록 전술한 범위보다 더 좁은 각도 범위 내에서 적절하게 설정된다.When the plurality of
복수의 암모니아 버너(20)가 환원성 영역(A)을 향해 암모니아를 분사함에 따라, 본 실시예의 연소장치(100)는 질소산화물 발생을 억제하면서 안정된 화염을 유지할 수 있다. 도 6은 석탄과 암모니아의 혼합 연소 구조에서 질소산화물 발생 경로를 나타낸 도면이다.As the plurality of
도 1 내지 도 6을 참고하면, 연소로(110) 내부의 화염에는 급격히 높은 온도 영역이 발생하며, 이 부위에서 다량의 질소산화물이 생성된다. 본 실시예의 연소장치(100)는 고체연료 버너(10)와 암모니아 버너(20)의 각도 차이로 인해 화염의 국부적인 피크 온도를 낮추어 화염의 온도 분포를 평준화할 수 있고, 열적 질소산화물의 발생을 저감시키는 동시에 질소산화물을 질소로 환원시키는 경향을 극대화시킬 수 있다.Referring to Figures 1 to 6, a rapidly high temperature region occurs in the flame inside the
그 결과, 본 실시예의 연소장치(100)는 질소산화물의 발생을 저감시켜 선택적 촉매환원(selective catalytic reduction, SCR) 설비의 증설 없이 환경규제를 준수할 수 있으며, 고체연료와 암모니아의 혼합 연소 조건에서도 안정된 화염을 유지할 수 있다.As a result, the
본 실시예의 연소장치(100) 중 암모니아 버너(20)는 연료 변화 및 운전조건 변화에 유연하게 대응할 수 있도록 두 방향 이상의 각도 조절이 가능한 구성으로 이루어진다. 또한, 암모니아 버너(20)는 암모니아 화염의 특성을 다양하게 조절할 수 있도록 각도 조절이 가능한 한 쌍의 디퓨저를 구비한다.Among the
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 암모니아 버너의 사시도이고, 도 8은 도 7의 암모니아 버너와 배관을 함께 도시한 평면도이다.Figure 7 is a perspective view of an ammonia burner according to an embodiment of the present invention, and Figure 8 is a plan view showing the ammonia burner and piping of Figure 7 together.
도 7과 도 8을 참고하면, 본 실시예의 암모니아 버너(20)는 암모니아 분사를 위한 복수의 노즐팁(31)을 구비한 노즐 본체(30)와, 노즐 본체(30)의 수평방향 각도를 조절하기 위한 제1 각도 조절부(40)와, 노즐 본체(30)의 수직방향 각도를 조절하기 위한 제2 각도 조절부(50)와, 노즐 본체(30)의 좌우 양측에 회동 가능하게 결합된 한 쌍의 디퓨저(60)를 포함한다. 암모니아 버너(20)는 연소용 공기배관(120)의 단부 내측에 위치한다.Referring to Figures 7 and 8, the
노즐 본체(30)는 대략적인 직육면체 형상의 부재일 수 있다. 노즐 본체(30)의 뒷면에 암모니아 공급배관(32)이 접속될 수 있고, 연소로(110) 내부를 향하는 노즐 본체(30)의 앞면에 복수의 노즐팁(31)이 배열될 수 있다. 복수의 노즐팁(31)은 수평방향과 수직방향을 따라 서로간 거리를 두고 나란히 배열되며, 암모니아 공급배관(32)으로부터 공급받은 암모니아를 연소로(110) 내부로 고르게 분사한다.The
노즐 본체(30)는 다음에 설명하는 제1 각도 조절부(40)와 제2 각도 조절부(50)에 의해 수평방향과 수직방향으로 움직임이 발생하므로, 암모니아 공급배관(32)은 도시하지 않은 주름관 등을 이용하여 노즐 본체(30)에 결합될 수 있다.Since the
한 쌍의 디퓨저(60)는 노즐 본체(30) 앞면의 좌우 양측에서 노즐 본체(30)에 힌지 결합될 수 있다. 디퓨저(60)는 복수의 홀이 형성된 다공판으로 구성되어 연소공기를 통과시킨다. 연소용 공기배관(120)으로부터 공급되는 연소공기의 일부는 디퓨저(60)를 통과하여 암모니아와 혼합됨으로써 암모니아와 함께 화염을 형성한다.A pair of
그리고 연소공기 중 디퓨저(60)를 통과하지 못한 나머지는 디퓨저(60) 바깥으로 흐른다. 디퓨저(60) 바깥으로 흐르는 연소공기 중 연소로(110)의 벽면을 따라 흐르는 공기는 바운더리(boundary) 공기로서, 화염의 안정성을 높이고, 연소로(110) 내벽의 부식을 예방하는 작용을 한다.And the remainder of the combustion air that does not pass through the diffuser (60) flows out of the diffuser (60). Among the combustion air flowing out of the
도 9는 도 7에 도시한 노즐 본체와 제1 구동부 및 제2 구동부의 정면도이고, 도 10은 도 8에 도시한 노즐 본체와 제1 구동부의 평면도이다.FIG. 9 is a front view of the nozzle body and the first driving unit and the second driving unit shown in FIG. 7, and FIG. 10 is a plan view of the nozzle body and the first driving unit shown in FIG. 8.
도 9와 도 10을 참고하면, 제1 각도 조절부(40)는 노즐 본체(30)와 거리를 두고 노즐 본체(30)의 측면을 한바퀴 둘러싸는 제1 프레임(41)과, 노즐 본체(30)의 상하측과 제1 프레임(41) 사이에 결합된 한 쌍의 제1 회전축(42)과, 어느 하나의 제1 회전축(42)에 결합된 제1 링크로드(43) 및 제2 링크로드(44)와, 제2 링크로드(44)에 결합된 제1 구동부(45)를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 9 and 10, the first
제1 회전축(42)은 노즐 본체(30)에 고정되며, 제1 프레임(41)에 회전 가능하게 결합된다. 제1 링크로드(43)의 일단은 제1 회전축(42)에 고정되고, 제1 링크로드(43)의 타단은 베어링에 의해 제2 링크로드(44)에 결합된다. 제1 구동부(45)는 유압실린더 등의 구동장치로 구성될 수 있으며, 제2 링크로드(44)는 제1 구동부(45)에 직선이동과 회전이 가능하도록 결합된다.The
도 11과 도 12는 도 10에 도시한 제1 각도 조절부에 의한 노즐 본체의 수평방향 각도 조정 과정을 나타낸 도면이다.Figures 11 and 12 are diagrams showing a process of adjusting the horizontal angle of the nozzle body by the first angle adjustment unit shown in Figure 10.
도 10과 도 11을 참고하면, 제1 구동부(45)가 제2 링크로드(44)를 후진시키는 경우, 제1 링크로드(43)는 반시계 방향으로 회전하고, 제1 링크로드(43)의 회전과 동시에 제1 회전축(42)과 노즐 본체(30)가 반시계 방향으로 회전한다. 도 10과 도 12를 참고하면, 제1 구동부(45)가 제2 링크로드(44)를 전진시키는 경우, 제1 링크로드(43)는 시계 방향으로 회전하고, 제1 링크로드(43)의 회전과 동시에 제1 회전축(42)과 노즐 본체(30)가 시계 방향으로 회전한다.Referring to Figures 10 and 11, when the
제2 링크로드(44)의 전진 또는 후진에 따라 노즐 본체(30)의 회전 방향(우측 방향 또는 좌측 방향)을 결정할 수 있고, 제2 링크로드(44)의 이동량에 따라 노즐 본체(30)의 회전량(각도 변화의 크기)을 조절할 수 있다. 이와 같이 노즐 본체(30)는 제1 각도 조절부(40)에 의해 좌우방향으로 움직이며, 수평방향 각도 조절이 용이하다.The rotation direction (right or left direction) of the
도 13은 도 7에 도시한 노즐 본체와 제1 프레임 및 제2 구동부의 우측면도이다.FIG. 13 is a right side view of the nozzle body, first frame, and second driving unit shown in FIG. 7.
도 9와 도 13을 참고하면, 제2 각도 조절부(50)는 제1 프레임(41)과 거리를 두고 제1 프레임(41)을 둘러싸는 제2 프레임(51)과, 제1 프레임(41)의 좌우측과 제2 프레임(51) 사이에 결합된 한 쌍의 제2 회전축(52)과, 어느 하나의 제2 회전축(52)에 결합된 제3 링크로드(53) 및 제4 링크로드(54)와, 제4 링크로드(54)에 결합된 제2 구동부(55)를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 9 and 13, the second
제2 회전축(52)은 제1 프레임(41)에 고정되며, 제2 프레임(51)에 회전 가능하게 결합된다. 제3 링크로드(53)의 일단은 제2 회전축(52)에 고정되고, 제3 링크로드(53)의 타단은 베어링에 의해 제4 링크로드(54)에 결합된다. 제2 구동부(55)는 유압실린더 등의 구동장치로 구성될 수 있으며, 제4 링크로드(54)는 제2 구동부(55)에 직선이동과 회전이 가능하도록 결합된다.The
도 14와 도 15는 도 13에 도시한 제2 각도 조절부에 의한 노즐 본체의 수직방향 각도 조정 과정을 나타낸 도면이다.FIGS. 14 and 15 are diagrams showing a process of adjusting the vertical angle of the nozzle body by the second angle adjusting unit shown in FIG. 13.
도 13과 도 14를 참고하면, 제2 구동부(55)가 제4 링크로드(54)를 전진시키는 경우, 제3 링크로드(53)는 반시계 방향으로 회전하고, 제3 링크로드(53)의 회전과 동시에 제2 회전축(52)과 제1 프레임(41) 및 노즐 본체(30)가 반시계 방향으로 회전한다. 도 13과 도 15를 참고하면, 제2 구동부(55)가 제4 링크로드(54)를 후진시키는 경우, 제3 링크로드(53)는 시계 방향으로 회전하고, 제3 링크로드(53)의 회전과 동시에 제2 회전축(52)과 제1 프레임(41) 및 노즐 본체(30)가 시계 방향으로 회전한다.Referring to Figures 13 and 14, when the
제4 링크로드(54)의 전진 또는 후진에 따라 노즐 본체(30)의 회전 방향(하측 방향 또는 상측 방향)을 결정할 수 있고, 제4 링크로드(54)의 이동량에 따라 노즐 본체(30)의 회전량(각도 변화의 크기)을 조절할 수 있다. 이와 같이 노즐 본체(30)는 제2 각도 조절부(50)에 의해 상하 방향으로 움직이며, 수직방향 각도 조절이 용이하다.Depending on the forward or backward direction of the
한편, 본 실시예의 암모니아 버너(20)는 디퓨저(60)의 각도를 조절하는 제3 각도 조절부(70)를 더 포함할 수 있다. 도 16은 도 7에 도시한 암모니아 버너와 제3 구동부의 평면도이다.Meanwhile, the
도 16을 참고하면, 제3 각도 조절부(70)는 한 쌍의 디퓨저(60) 각각의 뒷면에 힌지 결합된 제5 링크로드(71)와, 제5 링크로드(71)에 결합된 제3 구동부(72)를 포함할 수 있다. 제3 구동부(72)는 유압실린더 등의 구동장치로 구성될 수 있으며, 제5 링크로드(71)는 제3 구동부(72)에 직선이동과 회전이 가능하도록 결합된다.Referring to FIG. 16, the third
제3 구동부(72)가 제5 링크로드(71)를 전진시키는 경우, 한 쌍의 디퓨저(60)는 서로에 대해 가까워지는 방향으로 회전하여 펼침 각도가 작아진다. 제3 구동부(72)가 제5 링크로드(71)를 후진시키는 경우, 한 쌍의 디퓨저(60)는 서로에 대해 멀어지는 방향으로 회전하여 펼침 각도가 커진다.When the
제5 링크로드(71)의 전진 또는 후진에 따라 디퓨저(60)의 펼침 각도를 줄이거나 크게 할 수 있고, 제5 링크로드(71)의 이동량에 따라 디퓨저(60)의 펼침각을 조절할 수 있다. 이와 같이 한 쌍의 디퓨저(60)는 제3 각도 조절부(70)에 의해 회전하며, 펼침각 조절이 용이하다.The expansion angle of the
전술한 구성의 암모니아 버너(20)는 수평방향과 수직방향으로 각도 조절이 용이하므로, 해당 높이의 연소로(110)에서 노즐 본체(30)가 환원성 영역을 향하도록 노즐 본체(30)의 각도를 3차원적으로 조절할 수 있다. 따라서 최적의 분사 방향을 설정하여 환원성 영역을 향해 암모니아를 정확하게 분사할 수 있다.Since the
또한, 본 실시예의 암모니아 버너(20)는 디퓨저(60)의 펼침각을 조절하여 암모니아에 혼합될 연소공기의 양과 디퓨저(60) 바깥으로 흐르는 연소공기의 양을 제어할 수 있으며, 그 결과 암모니아 화염의 위치와 형상 및 특성을 최적으로 제어할 수 있다.In addition, the
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 연소장치의 운전제어 계통도이다.Figure 17 is an operation control system diagram of a combustion device according to an embodiment of the present invention.
도 17을 참고하면, 전술한 구성의 연소장치(100)는 운전 제어장치(200)에 의해 제어될 수 있다. 운전 제어장치(200)는 데이터베이스(210), 석탄 유량 및 성상 정보 전송기(220), 암모니아 유량 전송기(230), 고체연료 버너 틸트각 전송기(240), 배기가스 분석 정보 전송기(250), 및 암모니아 버너 제어기(260)와 전기적으로 연결된다.Referring to FIG. 17, the
석탄 유량 및 성상 정보 전송기(220)는 석탄 공급설비에 설치되며, 고체연료 버너(10)로 공급되는 미분탄의 유량과 성상에 대한 정보를 운전 제어장치(200)로 전송한다. 암모니아 유량 전송기(230)는 암모니아 공급배관(32)(도 7 참고)에 설치되고, 암모니아 버너(20)로 공급되는 암모니아의 유량 정보를 운전 제어장치(200)로 전송한다. 배기가스 분석 정보 전송기(250)는 보일러의 배기가스 계통에 설치되며, 배기가스의 온도, 유량, 화학종에 대한 정보를 운전 제어장치(200)로 전송한다.The coal flow rate and properties information transmitter 220 is installed in the coal supply facility and transmits information on the flow rate and properties of pulverized coal supplied to the
운전 제어장치(200)는 미분탄의 유량 및 성상, 암모니아의 유량, 고체연료 버너(10)의 틸트각, 배기가스의 온도, 유량, 화학종에 대한 정보들을 수집하고, 데이터베이스(210)에 저장된 정보들과 비교 및 연산하여 암모니아 버너(20)의 최적 분사 각도와 디퓨저의 최적 각도를 도출할 수 있으며, 그 결과를 암모니아 버너 제어기(260)로 출력한다.The operation control device 200 collects information on the flow rate and properties of pulverized coal, the flow rate of ammonia, the tilt angle of the
암모니아 버너 제어기(260)는 암모니가 버너(20)가 운전 제어장치(200)에서 출력된 최적 각도를 구현할 수 있도록 전술한 제1 내지 제3 각도 조절부(40, 50, 70)를 제어하여 노즐 본체(30)의 수평방향 및 수직방향 각도와 디퓨저(60)의 펼침 각도를 조절한다.The ammonia burner controller 260 controls the above-described first to
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 설명하였지만, 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.Although the present invention has been described according to the foregoing description, those skilled in the art will easily understand that various modifications and variations are possible without departing from the concept and scope of the claims described below.
100: 연소장치
110: 연소로
120: 연소용 공기배관
10: 고체연료 버너
20: 암모니아 버너
30: 노즐 본체
31: 노즐팁
40: 제1 각도 조절부
41: 제1 프레임
42: 제1 회전축
50: 제2 각도 조절부
51: 제2 프레임
52: 제2 회전축
60: 디퓨저
70: 제3 각도 조절부100: combustion device 110: combustion furnace
120: Combustion air pipe 10: Solid fuel burner
20: Ammonia burner 30: Nozzle body
31: Nozzle tip 40: First angle adjuster
41: first frame 42: first rotation axis
50: second angle adjuster 51: second frame
52: second rotation axis 60: diffuser
70: Third angle adjustment unit
Claims (20)
상기 연소로의 코너측에 설치되고, 상기 연소로 내부로 암모니아를 분사하며, 상기 연소로의 중앙을 향하는 방향으로부터 상기 복수의 고체연료 버너와 다른 각도로 기울어지게 배치되는 복수의 암모니아 버너를 포함하는 보일러의 연소장치.A plurality of solid fuel burners installed on the corner side of the combustion furnace, spraying solid fuel and combustion air into the combustion furnace, and inclined at a first angle from the direction toward the center of the combustion furnace; and
It is installed on a corner side of the combustion furnace, sprays ammonia into the combustion furnace, and includes a plurality of ammonia burners disposed at an angle different from the plurality of solid fuel burners from the direction toward the center of the combustion furnace. Boiler combustion device.
상기 복수의 고체연료 버너는 상기 연소로의 높이 방향을 따라 서로간 높이 차를 두고 다단으로 설치되고, 상기 복수의 암모니아 버너는 상기 복수의 고체연료 버너와 높이 차를 두고 설치되는 보일러의 연소장치.According to paragraph 1,
The plurality of solid fuel burners are installed in multiple stages with a height difference from each other along the height direction of the combustion furnace, and the plurality of ammonia burners are installed with a height difference from the plurality of solid fuel burners.
상기 복수의 고체연료 버너는 상기 연소로의 중앙을 향하는 방향으로부터 시계 방향과 반시계 방향 중 어느 한 방향으로 기울어지게 배치되고, 상기 복수의 암모니아 버너는 상기 연소로의 중앙을 향하는 방향으로부터 시계 방향과 반시계 방향 중 다른 한 방향으로 기울어지게 배치되는 보일러의 연소장치.According to paragraph 1,
The plurality of solid fuel burners are arranged to be inclined in either a clockwise or counterclockwise direction from the direction toward the center of the combustion furnace, and the plurality of ammonia burners are arranged clockwise from the direction toward the center of the combustion furnace. A combustion device in a boiler that is tilted in one of the counterclockwise directions.
상기 연소로의 코너측에 설치되고, 상기 복수의 고체연료 버너에 의한 화염들 사이에 위치하는 환원성 영역을 향해 암모니아를 분사하도록 배치되는 복수의 암모니아 버너를 포함하는 보일러의 연소장치.A plurality of solid fuel burners installed on the corner side of the combustion furnace, spraying solid fuel and combustion air into the combustion furnace, and inclined at a first angle from the direction toward the center of the combustion furnace; and
A combustion device of a boiler including a plurality of ammonia burners installed on a corner side of the combustion furnace and arranged to spray ammonia toward a reducing area located between flames by the plurality of solid fuel burners.
상기 복수의 암모니아 버너는 상기 복수의 고체연료 버너와 높이 차를 두고 설치되고, 상기 연소로의 중앙을 향하는 방향으로부터 상기 복수의 고체연료 버너와 다른 각도로 기울어지게 배치되는 보일러의 연소장치.According to paragraph 4,
The plurality of ammonia burners are installed at a height difference from the plurality of solid fuel burners, and are arranged to be inclined at an angle different from the plurality of solid fuel burners from the direction toward the center of the combustion furnace.
상기 복수의 고체연료 버너는 상기 연소로의 중앙을 향하는 방향으로부터 시계 방향과 반시계 방향 중 어느 한 방향으로 기울어지게 배치되고, 상기 복수의 암모니아 버너는 상기 연소로의 중앙을 향하는 방향으로부터 시계 방향과 반시계 방향 중 다른 한 방향으로 기울어지게 배치되는 보일러의 연소장치.According to clause 5,
The plurality of solid fuel burners are arranged to be inclined in either a clockwise or counterclockwise direction from the direction toward the center of the combustion furnace, and the plurality of ammonia burners are arranged clockwise from the direction toward the center of the combustion furnace. A combustion device in a boiler that is tilted in one of the counterclockwise directions.
상기 복수의 암모니아 버너 각각은 복수의 노즐팁이 구비된 노즐 본체와, 노즐 본체의 양측에 회전 가능하게 결합되며 연소공기 배출을 위한 다공판으로 구성된 한 쌍의 디퓨저를 포함하고,
상기 노즐 본체는 제1 각도 조절부에 의해 수평방향 각도가 조절되며, 제2 각도 조절부에 의해 수직방향 각도가 조절되는 보일러의 연소장치.According to any one of claims 1 to 6,
Each of the plurality of ammonia burners includes a nozzle body provided with a plurality of nozzle tips, and a pair of diffusers rotatably coupled to both sides of the nozzle body and composed of a perforated plate for discharging combustion air,
A combustion device for a boiler in which the horizontal angle of the nozzle body is adjusted by a first angle adjusting unit and the vertical angle is adjusted by a second angle adjusting unit.
상기 복수의 암모니아 버너 각각은, 상기 한 쌍의 디퓨저 각각의 펼침 각도를 조절하는 제3 각도 조절부를 더 포함하는 보일러의 연소장치.In clause 7,
Each of the plurality of ammonia burners further includes a third angle adjustment unit that adjusts an expansion angle of each of the pair of diffusers.
상기 제1 각도 조절부와 상기 제2 각도 조절부 및 상기 제3 각도 조절부의 작동을 제어하는 암모니아 버너 제어기; 및
상기 암모니아 버너 제어기와 전기적으로 연결된 운전 제어장치를 더 포함하는 보일러의 연소장치.According to clause 8,
an ammonia burner controller that controls the operation of the first angle adjustment unit, the second angle adjustment unit, and the third angle adjustment unit; and
A combustion device for a boiler further comprising an operation control device electrically connected to the ammonia burner controller.
상기 운전 제어장치는 데이터베이스, 석탄 유량 및 성상 정보 전송기, 암모니아 유량 전송기, 고체연료 버너 틸트각 전송기, 및 배기가스 분석 정보 전송기와 전기적으로 연결되는 보일러의 연소장치.According to clause 9,
The operation control device is a combustion device of a boiler electrically connected to a database, a coal flow rate and property information transmitter, an ammonia flow rate transmitter, a solid fuel burner tilt angle transmitter, and an exhaust gas analysis information transmitter.
상기 운전 제어장치는 미분탄의 유량 및 성상, 암모니아의 유량, 고체연료 버너의 틸트각, 배기가스의 온도, 유량, 화학종에 대한 정보들을 수집하고, 상기 데이터베이스에 저장된 정보들과 비교 및 연산하여 상기 암모니아 버너의 최적 분사 각도와 상기 디퓨저의 최적 각도를 도출하며, 도출된 결과를 상기 암모니아 버너 제어기로 출력하는 보일러의 연소장치.According to clause 10,
The operation control device collects information on the flow rate and properties of pulverized coal, the flow rate of ammonia, the tilt angle of the solid fuel burner, the temperature, flow rate, and chemical species of exhaust gas, and compares and calculates the information stored in the database. A combustion device for a boiler that derives the optimal injection angle of the ammonia burner and the optimal angle of the diffuser, and outputs the derived results to the ammonia burner controller.
상기 노즐 본체에 결합되어 상기 노즐 본체의 수평방향 각도를 조절하는 제1 각도 조절부;
상기 노즐 본체에 결합되어 상기 노즐 본체의 수직방향 각도를 조절하는 제2 각도 조절부; 및
상기 노즐 본체의 양측에 회전 가능하게 결합되고, 연소공기 통과를 위한 복수의 홀이 구비된 다공판으로 이루어진 한 쌍의 디퓨저를 포함하는 암모니아 버너.A nozzle body located inside the end of the combustion air pipe, connected to the ammonia supply pipe, and having a plurality of nozzle tips for spraying ammonia into the combustion furnace;
a first angle adjustment unit coupled to the nozzle body to adjust a horizontal angle of the nozzle body;
a second angle adjustment unit coupled to the nozzle body to adjust a vertical angle of the nozzle body; and
An ammonia burner comprising a pair of diffusers rotatably coupled to both sides of the nozzle body and made of a perforated plate with a plurality of holes for passage of combustion air.
상기 복수의 노즐팁은 상기 노즐 본체의 앞면에서 서로간 거리를 두고 배열되고, 상기 암모니아 공급배관은 상기 노즐 본체의 뒷면에 연결되는 암모니아 버너.According to clause 12,
An ammonia burner wherein the plurality of nozzle tips are arranged at a distance from each other on the front of the nozzle body, and the ammonia supply pipe is connected to the back of the nozzle body.
상기 제1 각도 조절부와 상기 제2 각도 조절부는 상기 복수의 노즐팁이 연소로 내부의 환원성 영역을 향하도록 상기 노즐 본체의 수평방향 각도와 수직방향 각도를 각각 조절하는 암모니아 버너.According to clause 12,
The first angle adjusting unit and the second angle adjusting unit adjust the horizontal angle and vertical angle of the nozzle body, respectively, so that the plurality of nozzle tips are directed toward the reducing area inside the combustion furnace.
상기 제1 각도 조절부는, 상기 노즐 본체와 거리를 두고 상기 노즐 본체의 측면을 둘러싸는 제1 프레임과, 상기 노즐 본체의 상하측과 제1 프레임 사이에 결합된 한 쌍의 제1 회전축과, 한 쌍의 제1 회전축 가운데 어느 하나의 제1 회전축에 결합된 제1 링크로드와, 제1 링크로드에 결합된 제2 링크로드와, 제2 링크로드를 움직이게 하는 제1 구동부를 포함하는 암모니아 버너.According to clause 12,
The first angle adjusting unit includes a first frame surrounding a side of the nozzle body at a distance from the nozzle body, a pair of first rotation shafts coupled between the upper and lower sides of the nozzle body and the first frame, and one An ammonia burner comprising a first link rod coupled to one of the first rotation shafts of a pair of first rotation shafts, a second link rod coupled to the first link rod, and a first driving unit that moves the second link rod.
상기 제1 회전축의 일단은 상기 노즐 본체에 고정되고 타단은 상기 제1 프레임에 회전 가능하게 결합되며, 상기 제1 링크로드의 일단은 상기 제1 회전축에 고정되고 타단은 베어링에 의해 상기 제2 링크로드와 결합되며, 상기 제2 링크로드는 상기 제1 구동부에 직선이동과 회전이 가능하도록 결합되는 암모니아 버너.According to clause 15,
One end of the first rotation shaft is fixed to the nozzle body and the other end is rotatably coupled to the first frame, and one end of the first link rod is fixed to the first rotation shaft and the other end is connected to the second link by a bearing. An ammonia burner that is coupled to a rod, and the second link rod is coupled to the first drive unit to enable linear movement and rotation.
상기 제2 각도 조절부는, 상기 제1 프레임과 거리를 두고 상기 제1 프레임을 둘러싸는 제2 프레임과, 제1 프레임의 좌우측과 제2 프레임 사이에 결합된 한 쌍의 제2 회전축과, 한 쌍의 제2 회전축 가운데 어느 하나의 제2 회전축에 결합된 제3 링크로드와, 제3 링크로드에 결합된 제4 링크로드와, 제4 링크로드를 움직이게 하는 제2 구동부를 포함하는 암모니아 버너.According to clause 15,
The second angle adjusting unit includes a second frame surrounding the first frame at a distance from the first frame, a pair of second rotation shafts coupled between the left and right sides of the first frame and the second frame, and a pair of second rotation shafts coupled between the left and right sides of the first frame and the second frame. An ammonia burner including a third link rod coupled to one of the second rotation axes, a fourth link rod coupled to the third link rod, and a second driving unit that moves the fourth link rod.
상기 제2 회전축의 일단은 상기 제1 프레임에 고정되고 타단은 상기 제2 프레임에 회전 가능하게 결합되며, 상기 제3 링크로드의 일단은 상기 제2 회전축에 고정되고 타단은 베어링에 의해 상기 제4 링크로드와 결합되며, 상기 제4 링크로드는 상기 제2 구동부에 직선이동과 회전이 가능하도록 결합되는 암모니아 버너.According to clause 17,
One end of the second rotation shaft is fixed to the first frame and the other end is rotatably coupled to the second frame, and one end of the third link rod is fixed to the second rotation shaft and the other end is connected to the fourth frame by a bearing. An ammonia burner that is coupled to a link rod, and the fourth link rod is coupled to the second driving unit to enable linear movement and rotation.
상기 한 쌍의 디퓨저 각각에 결합되어 상기 디퓨저의 펼침 각도를 조절하는 제3 각도 조절부를 더 포함하는 암모니아 버너.According to clause 12,
An ammonia burner further comprising a third angle adjustment unit coupled to each of the pair of diffusers to adjust the unfolding angle of the diffuser.
상기 제3 각도 조절부는, 상기 디퓨저의 뒷면에 힌지 결합된 제5 링크로드와, 제5 링크로드를 움직이게 하는 제3 구동부를 포함하며, 상기 제5 링크로드는 상기 제3 구동부에 직선이동과 회전이 가능하도록 결합되는 암모니아 버너.According to clause 19,
The third angle adjusting unit includes a fifth link rod hinged to the back of the diffuser and a third driving unit that moves the fifth link rod, and the fifth link rod moves linearly and rotates with the third driving unit. An ammonia burner combined to make this possible.
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