KR20240058499A - 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템 - Google Patents

연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템 Download PDF

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Abstract

연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템이 개시된다. 본 발명의 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템은 연소부, 정제부 및 재순환부를 포함한다. 연소부는 연소 반응이 이루어지는 연소로를 포함한다. 배기가스 정제부는 연소부로부터 배출된 배기가스를 정제한다. 재순환부는 배기가스 정제부로부터 배기가스 중 일부를 연소부로 재공급한다. 연소로는 1차 산화제 공급부, 2차 산화제 공급부 및 SNCR(Selective Non-Catalytic Reduction)을 포함한다. 1차 산화제 공급부는 연소부의 하부 일측에 형성되고, 제1 산화제 및 재공급된 배기가스를 공급한다. 2차 산화제 공급부는 1차 산화제 공급부보다 상부의 일측에 형성되고, 제2 산화제 및 연료를 공급한다. SNCR은 2차 산화제 공급부보다 상부의 일측에서 연소로의 배출구에 연결되고, 제3 산화제 및 환원제를 공급한다.

Description

연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템{CIRCULATING FLUIDIZED BED COMBUSTION SYSTEM PERFORMING HYBRID DE-NOX OPERATION IN THE COMBUSTOR}
본 발명은 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다단 연소, 배기가스 재순환 및 선택적 비촉매 환원법을 복합적으로 사용하도록 이루어지는 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템에 관한 것이다.
순환유동층 보일러(Circulating Fluidized Bed Boiler, CFB)는 지속적으로 열을 순환시켜 석탄을 완전 연소하는 발전설비로, 폐기물에서부터 석탄, 바이오매스 등 다양한 연료의 연소가 가능할 뿐 아니라 환경오염물질(질소산화물) 배출도 비교적 적다는 장점이 있다.
SCR(selective catalytic reduction) 시스템은 소각 등 고온 또는 화학반응 공정에서 생성된 NOx를 N2 + H2O로 처리하는 설비로서, 배기가스에서 배출되는 질소산화물이 약 200~400℃ 범위에서 촉매를 통과하면서 반응제와 반응하여 N2 및 H2O로 전환하게 되는데, 상기 온도 범위에서는 반응제가 O2 등과는 거의 반응하지 않고, NOx와 선택적으로 반응하기 때문에 선택적 촉매환원법이라고 불리운다. 반응제로는 암모니아수, 무수암모니아 또는 요소수를 사용한다. SCR 시스템은 탈질 효율이 높고 안정적인 운전이 가능한 이점이 있다.
사업장 대기오염물질 총량관리제도는 사업장에 연도별로 질소산화물(NOx) 등 오염물질의 배출허용총량을 할당하고 이를 준수하도록 하는 선진 환경관리 제도로서, 수도권의 심각한 대기오염을 개선하기 위해 2008년 1월부터 수도권을 대상으로 시행하였으며, 2020년 4월부터는 전국 대기관리권역으로 확대하여 시행되고 있다.
이에 따라 발전설비 사업장에 SCR 시스템 등의 후단 탈질 설비를 설치 및 유지하는데에 따른 부담이 가중되고 있다. 후단 탈질 설비의 설치로 NOx 배출 규제를 달성할 수 있으나, 이는 높은 설치비와 운영비로 인한 발전원가 상승으로 이어진다.
즉, SCR 시스템은 정기적으로 촉매를 교체해야 하고, 환원제 주입 비용이 발생하여 유지비와 운전비가 높다. 또한, 환원제 과량 주입시 암모니아 슬립(미반응 암모니아)이 발생할 수 있다. 미반응 암모니아는 배기가스 중 SO3와 반응해 고형분의 황산 암모늄염이 발생하고, 탈질 촉매의 셀과 공기예열기의 틈새를 막아 압력 손실 등의 문제를 야기하게 된다.
따라서 질소산화물 총량규제에 적절히 대응하면서도, SCR 시스템의 운영 부담을 완화시킬 수 있는 연소로 내 복합 탈질 기술에 대한 개발이 요구되고 있다.
순환유동층 연소로 내에서 환원제 주입 없이 질소산화물을 저감할 수 있는 방법(로내 탈질 기술)으로 다단 연소(air-staging, 또는 staging combustion) 기법이 있다. 다단 연소 기법은 연소용 공기를 연소로 높이에 따라 나누어 주입하도록 이루어진다.
다단 연소 기법의 적용에 의해, 1차 산화제, 2차 산화제 및 3차 산화제가 높이를 달리하여 주입될 수 있고, 다단 연소 기법에서 1차 산화제의 유량을 줄이면서 소정의 유량의 3차 산화제를 주입하게 된다.
순환 유동층 연소에서 1차 산화제의 유량은 열매체인 유동사를 순환시키는 역할을 할 수 있다. 1차 산화제 유량을 줄이면 3차 산화제 유량이 공급되는 높이까지 산화가 충분히 이루어지지 못하고 환원반응(Reduction reaction)이 이루어지면서, NO는 적게 되고 CO가 증가하게 된다. 이에 따라, CO를 줄이기 위해 3차 산화제를 공급하여 산화반응(Oxidant reaction)이 이루어지는 산화영역을 만들어 준다.
그러나 보일러 설치현장 상황에 따라 보일러 벽면에 다수의 수관이 설치되어, 보일러 벽면에 3차 산화제 공급라인을 연결할 수 없는 경우가 빈번히 발생하고 있다. 이 경우에도, 다단 연소 기법을 사용할 수 있는 기술 개발이 요구되고 있다.
대한민국 공개특허공보 제2021-0115916호 (공개일: 2021.09.27)
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 질소산화물 총량규제에 대응하면서도, SCR 시스템의 운영 부담을 완화시킬 수 있도록 이루어지는 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 보일러 벽면에 설치된 다수의 수관에 의해 보일러 벽면에 3차 산화제 공급라인을 연결하기 어려운 경우에도, 다단 연소 기법을 사용할 수 있도록 이루어지는 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 연소부로 재공급되는 배기가스의 일부를 제3 산화제로 사용할 수 있도록 이루어지는 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 연소 반응이 이루어지는 연소로를 포함하는 연소부; 상기 연소부로부터 배출된 배기가스를 정제하는 배기가스 정제부; 및 상기 배기가스 정제부로부터 배기가스 중 일부를 상기 연소부로 재공급하는 재순환부를 포함하고, 상기 연소로는, 하부 일측에 형성되고, 제1 산화제 및 재공급된 배기가스를 공급하는 1차 산화제 공급부; 상기 1차 산화제 공급부보다 상부의 일측에 형성되고, 제2 산화제 및 연료를 공급하는 2차 산화제 공급부; 및 상기 2차 산화제 공급부보다 상부의 일측에서 상기 연소로의 배출구에 연결되고, 제3 산화제 및 환원제를 공급하는 SNCR(Selective Non-Catalytic Reduction)을 포함하는, 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템에 의하여 달성된다.
상기 재순환부는, 상기 1차 산화제 공급부에 연결되는 주재순환부; 및 상기 주재순환부의 배기가스 중 일부를 상기 제3 산화제로 사용하도록, 상기 주재순환부로부터 분기되어 상기 SNCR에 연결되는 바이패스부를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 재순환부는, 상기 1차 산화제 공급부에 연결되는 주재순환부; 및 재공급된 배기가스를 상기 제3 산화제로 사용하도록 상기 SNCR에 연결되는 부재순환부를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 배기가스 정제부는 배기가스로부터 분진을 제거하는 백필터를 포함하고, 상기 부재순환부는 상기 백필터의 배출구를 상기 SNCR에 연결하도록 이루어질 수 있다.
상기 배기가스 정제부는, 배기가스로부터 분진을 제거하는 백필터, 및 정제된 배기가스를 외부로 배출하는 스택을 포함하고, 상기 재순환부는, 상기 스택의 유입구를 상기 1차 산화제 공급부에 연결하는 주재순환부; 및 상기 백필터의 배출구를 상기 주재순환부에 연결하는 보조재순환부를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 SNCR은 상기 제3 산화제를 예열하여 상기 환원제를 기화시키고 상기 연소로의 배출구에서 상기 환원제를 분사하도록 이루어질 수 있다.
상기 연소부는, 상기 연소로의 상측에 연결되고, 상기 연소로에서 배출된 배기가스와 고체입자를 분리하도록 이루어진 싸이클론; 상기 싸이클론에서 분리된 고체입자가 유입되는 루프씰; 및 상기 고체입자가 이동하도록 상기 루프씰과 상기 연소로를 연결하는 다운커머를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 연소부는, 상기 1차 산화제 공급부 및 상기 루프씰에 연결된 제1 송풍기를 포함하여 이루어질 수 있다.
배기가스 정제부는, 상기 싸이클론에 연결되고, 상기 싸이클론에서 배출된 배기가스의 온도를 조절하는 제1 열교환기; 상기 제1 열교환기에 연결되고, 상기 제1 열교환기로부터 배출된 배기가스로부터 분진을 제거하는 백필터; 상기 백필터에 연결되고, 상기 백필터에서 배출된 배기가스의 온도를 조절하는 제2 열교환기; 상기 제2 열교환기에 연결되고, 상기 제2 열교환기에서 배출된 배기가스의 수분을 포집하는 컨덴서; 및 상기 컨덴서에 연결되고, 배기가스를 외부로 배출하는 스택을 포함하여 이루어질 수 있다.
배기가스 정제부는, 상기 컨덴서에서 배출된 배기가스를 상기 스택 및 상기 재순환부에 공급하는 제2 송풍기를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 제1 산화제, 상기 제2 산화제 및 상기 제3 산화제는 공기 또는 산소로 이루어질 수 있다.
상기 연료는 바이오매스, 석탄 중 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템은, 질소산화물 저감기술인 다단 연소 기법(air-staging), 선택적 비촉매 환원법(Selective Non-Catalytic Reduction) 및 FGR(Flue Gas Re-circulatio)을 복합적으로 적용할 수 있다. 따라서, 질소산화물 총량규제에 대응하면서도, SCR 시스템 등 후단 설비의 운영 부담을 완화시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템은, 1차 산화제 공급부, 2차 산화제 공급부 및 SNCR를 통해 질소산화물 저감기술인 다단 연소 기법을 적용할 수 있다. 즉, SNCR을 통해 질소산화물 저감기술인 선택적 비촉매 환원법을 다단 연소 기법과 동시에 적용할 수 있다. 연소로 배출구 측에 3차 산화제를 공급하여 산화반응(Oxidant reaction)이 이루어지는 산화영역을 형성함으로써, 연소로 벽면에 다수의 수관이 설치되어, 연소로 벽면에 3차 산화제 공급라인을 연결할 수 없는 경우에도 다단 연소 기법을 적용할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템은, SNCR 가동시 제3 산화제를 예열(pre-heating)함으로써, 수용액 형태의 환원제를 기화시키게 되며, 이에 따라 환원제의 분사효율 및 SNCR 효과가 향상될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템에서, 재순환부는 배기가스 정제부로부터 배기가스 중 일부를 연소로 하부뿐만 아니라 SNCR로 재공급하는 FGR System을 구성할 수 있다. 따라서 FGR System의 질소산화물(NOx) 저감 효율이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 1실시예에 따른 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템에서 연소로의 배출구와 SNCR을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 2실시예에 따른 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 3실시예에 따른 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 4실시예에 따른 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 5실시예에 따른 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
본 발명의 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템(10,20)은, 질소산화물 총량규제에 대응하면서도, SCR 시스템의 운영 부담을 완화시킬 수 있도록 이루어진다.
또한, 본 발명의 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템(10,20)은, 보일러 벽면에 설치된 다수의 수관에 의해 보일러 벽면에 3차 산화제 공급라인을 연결하기 어려운 경우에도, 다단 연소 기법을 사용할 수 있도록 이루어진다.
또한, 본 발명의 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템(20)은, 연소부(100)로 재공급되는 배기가스의 일부를 제3 산화제로 사용할 수 있도록 이루어진다.
1실시예
도 1은 본 발명의 1실시예에 따른 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템(10)을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 1실시예에 따른 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템(10)은 연소부(100), 배기가스 정제부(200) 및 재순환부(300)를 포함한다.
연소부(100)는 연소로(110), 싸이클론(120), 루프씰(130), 다운커머(140) 및 제1 송풍기(150)를 포함한다.
연소로(110) 내부에서 연소 반응이 이루어진다. 연소로(110)는 로(furnace) 형태로 형성될 수 있다. 연소로(110) 내부에는 순환유동층 연소시 열매체 역할을 수행하는 유동사(Silica sand)가 구비되고, 고온의 유동층 물질인 모래 등으로 이루어진 유동사가 순환되면서 연소로(110)로 투입된 연료와 접촉하여 연소로(110)에서 연소가 수행될 수 있다.
연료는 바이오매스, 석탄 중 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
연소로(110)는 1차 산화제 공급부(111), 2차 산화제 공급부(112) 및 SNCR(113)을 포함한다.
1차 산화제 공급부(111)는 제1 산화제 및 재공급된 배기가스를 연소로(110)에 공급하도록 이루어진다. 1차 산화제 공급부(111)는 연소로(110)의 하부 일측에 형성된다.
제1 산화제는, 연소로(110) 하부로 유입되어 분산판의 노즐을 통해 연소로(110)로 주입되는 공기 및/또는 산소일 수 있다. 제1 산화제는 제1 송풍기(150)를 통해 연소로(110) 하부로 유입될 수 있다. 1차 산화제 공급부(111)는 공기를 공급하는 배관 형태로 이루어질 수 있다.
상기 재공급된 배기가스는, 배기가스 정제부(200)로부터 재순환부(300)를 통해 재순환된 배기가스일 수 있다. 상기 재공급된 배기가스는, 제1 산화제와 함께 연소로(110) 하부로 유입되어 분산판의 노즐을 통해 연소로(110)로 주입될 수 있다.
2차 산화제 공급부(112)는 제2 산화제 및 연료를 공급하도록 이루어진다. 2차 산화제 공급부(112)는 1차 산화제 공급부(111)보다 연소로(110) 상부의 일측에 형성된다.
제2 산화제는 분산판의 상측에서 연료와 함께 연소로(110)로 주입되는 공기 및/또는 산소일 수 있다. 2차 산화제 공급부(112)는 연료 및 공기를 공급하는 배관 형태로 이루어질 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, SNCR(113; Selective Non-Catalytic Reduction, 선택적 비촉매 환원법)은 2차 산화제 공급부(112)보다 상부의 일측에서 연소로(110)의 배출구(114)에 연결된다. SNCR(113)은 제3 산화제 및 환원제를 공급하도록 이루어진다.
선택적 비촉매 환원법은 850~1100℃ 정도의 높은 온도 영역에서 암모니아(NH3)나 요소(Urea) 등의 환원제를 분사하여 NOx를 제거하는 기술로서, 바이오매스, 석탄 등의 연료를 연소하는 발전설비로부터 배출되는 NOx를 줄이는 데에 이용될 수 있다. 이하에서는, 환원제로서 암모니아를 분사하는 것으로 설명하고자 한다. 암모니아는 액상으로 분사되어 NOx를 질소 가스, 물 등으로 환원시키게 된다.
SNCR(113)은 연소로(110)의 배출구(114)에서 환원제를 분사한다. 다수의 분무용 노즐(113a)이 환원제를 연소로(110)의 배출구(114) 내로 분사한다. 제3 산화제는 환원제 분사를 위한 운반가스로 사용된다. 제3 산화제는 공기 및/또는 산소일 수 있다.
암모니아수 또는 요소수를 환원제로 사용하는 경우, 환원제를 기화시키면 SNCR 효과가 향상될 수 있다. 제3 산화제가 열매체로 사용된다. 즉, SNCR(113) 가동시 공정 중(배기 스팀 사용) 열을 공급하여 제3 산화제를 예열(pre-heating)함으로써, 수용액 형태의 환원제를 기화시키게 되며, 이에 따라 환원제의 분사효율 및 SNCR 효과가 향상될 수 있다.
싸이클론(120)은 연소로(110)의 상측에 연결된다. 싸이클론(120)은 연소로(110)에서 배출된 배기가스와 고체입자들의 혼합물에서 고체 입자를 분리하도록 이루어진다.
싸이클론(120)으로 유입된 배기가스와 고체 입자들의 혼합물은 싸이클론(120) 내에서 소용돌이를 형성할 수 있다. 이 과정에서 고체 입자들이 원심력에 의해 싸이클론(120)의 내벽에 부딪힌 후 중력에 의해 낙하될 수 있다. 반면, 배기가스는 싸이클론(120)에서 고체 입자와 분리된 후 상승하면서 싸이클론(120)으로부터 배출될 수 있다.
싸이클론(120)에서는, 연소로(110)로부터 배출된 유동사가 포집될 수 있으며, 이러한 유동사는 루프씰(130)로 이동될 수 있다. 루프씰(130)은 싸이클론(120)에서 분리된 고체입자가 유입되도록 이루어진다.
다운커머(140)는 고체입자가 이동하도록 루프씰(130)과 연소로(110)를 연결하도록 이루어진다. 다운커머(140)는 배관 형태로 이루어질 수 있다.
싸이클론(120)으로부터 루프씰(130)로 전달된 일부 유동사는 연소로(110)로 재순환될 수 있다. 유동사가 연소로(110), 싸이클론(120), 루프씰(130) 및 연소로(110)를 순차적으로 통과하면서 순환됨으로써 전체적으로 연소 및 승온이 이루어질 수 있다.
루프씰(130)은 싸이클론(120)에서 분리된 고체입자가 유입되도록 이루어질 수 있다. 루프씰(130)은 싸이클론(120)의 하부에 연결되고, 싸이클론(120)에서 분리된 고체는 루프씰(130)을 통과하여 연소로(110)의 유동화 영역으로 유입된다.
제1 송풍기(150)는 1차 산화제 공급부(111) 및 루프씰(130)에 연결될 수 있다. 제1 송풍기(150)를 통해 루프씰(130) 하부에 산화제를 공급하여 고체순환량을 조절할 수 있다.
배기가스 정제부(200)는 연소부(100)로부터 배출된 배기가스를 정제하도록 이루어진다.
도 1에 도시된 바와 같이, 배기가스 정제부(200)는 제1 열교환기(210), 백필터(220; bag-filter), 제2 열교환기(230), 컨덴서(240), 제2 송풍기(260) 및 스택(250; stack)을 포함하여 이루어질 수 있다.
제1 열교환기(210)는 싸이클론(120)의 상부에 연결된다. 제1 열교환기(210)는 열교환을 통해 싸이클론(120)에서 유입된 배기가스의 온도를 백필터(220)에 공급하기에 적절한 온도로 조절하도록 이루어진다.
예컨대, 백필터(220)의 내부온도가 소정의 온도 이상(예를 들어, 250℃ 이상)인 경우 백필터(220)가 손상되는 것을 방지하기 위해, 제1 열교환기(210)는 배기가스와 열교환을 수행할 수 있다.
백필터(220)는 제1 열교환기(210)의 하부에 연결된다. 백필터(220)는 연소로(110)에서 발생된 분진을 제거하도록 이루어진다. 백필터(220)는 싸이클론(120)에서 분리되지 못한 배기가스 중의 분진을 분리하여 배기가스만이 후속 설비로 이동되도록 할 수 있다.
제2 열교환기(230)는 백필터(220)의 상부에 연결된다. 제2 열교환기(230)는 백필터(220)를 통해 유입된 배기가스의 온도를 컨덴서(240)에 공급하기에 적절한 온도로 조절하도록 이루어진다. 예컨대, 컨덴서(240)의 내부온도가 소정의 온도 이상(예를 들어, 100℃ 이상)인 경우 컨덴서(240)의 성능이 저하되는 것을 방지하기 위해 제2 열교환기(230)는 배기가스와 열교환을 수행할 수 있다.
컨덴서(240)는 제2 열교환기(230)의 하부에 연결된다. 컨덴서(240)는 제2 열교환기(230)를 통과한 배기가스로부터 수분을 응축하여 포집하도록 이루어질 수 있다. 컨덴서(240)는 물을 직접 분사하여 배기가스 내 수분을 응축하거나 SO2를 흡수하여 제거하도록 이루어질 수 있다.
제2 송풍기(260)는 컨덴서(240)에 연결된다. 제2 송풍기(260)는 컨덴서(240)에서 배출된 배기가스를 스택(250)으로 공급하도록 이루어진다.
스택(250)은 제2 송풍기(260)와 연결된다. 스택(250)은 공급받은 배기가스를 외부로 배출하도록 이루어진다.
재순환부(300)는 배기가스 정제부(200)로부터 배기가스 중 일부를 연소부(100)로 재공급하도록 이루어진다. 재순환부(300)는 FGR(Flue Gas Re-circulatio) System을 구성한다.
FGR(Flue Gas Re-circulatio)은 배기가스의 일부를 연소영역으로 재순환시켜 질소산화물(NOx)의 발생을 저감하는 기술이다.
FGR은 사용 중의 장비에도 적용이 쉽고, 그 유지비용이 적게 든다는 장점이 있다.
재순환되는 배기 가스량은 보통 전체 연소 공기량의 10~30%인데, 배기가스를 재순환함으로써 연소영역의 온도와 산소농도를 낮추어 질소산화물(NOx)의 발생을 억제할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 재순환부(300)는, 배기가스 정제부(200)에 연결되어 배기가스의 일부를 1차 산화제 공급부(111)로 공급한다.
제2 송풍기(260)는 컨덴서(240)에서 배출된 배기가스를 스택(250) 및 재순환부(300)에 공급할 수 있다. 구체적으로 재순환부(300)는 배기가스 정제부(200)의 제2 송풍기(260)와 스택(250) 사이에 연결되어, 제2 송풍기(260)로부터 배기가스 중 일부를 공급받아 연소로(110)에 재공급할 수 있다.
재순환부(300)는 제3 송풍기(330)를 포함할 수 있다. 제3 송풍기(330)는 재순환부(300)로 유입된 배기가스를 1차 산화제 공급부(111)로 공급하도록 이루어진다.
본 발명의 1실시예에 따른 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템(10)은 1차 산화제 공급부(111), 2차 산화제 공급부(112) 및 SNCR(113)를 통해 질소산화물 저감기술의 하나인 다단 연소 기법을 적용하게 된다.
다단 연소 기법의 적용에 의해, 1차 산화제, 2차 산화제 및 3차 산화제가 높이를 달리하여 주입될 수 있고, 다단 연소 기법에서 1차 산화제의 유량을 줄이면서 소정의 유량의 3차 산화제를 주입하게 된다.
순환 유동층 연소에서 1차 산화제의 유량은 열매체인 유동사를 순환시키는 역할을 할 수 있다. 1차 산화제 유량을 줄이면 3차 산화제 유량이 공급되는 높이까지 산화가 충분히 이루어지지 못하고 환원반응(Reduction reaction)이 이루어지면서, NO는 적게 되고 CO가 증가하게 된다. 이에 따라, CO를 줄이기 위해 3차 산화제를 공급하여 산화반응(Oxidant reaction)이 이루어지는 산화영역을 만들어 준다.
그러나 종래에는 보일러 설치현장 상황에 따라 보일러 벽면에 다수의 수관이 설치되어, 보일러 벽면에 3차 산화제 공급라인을 연결할 수 없는 경우, 다단 연소 기법을 적용할 수 없는 문제가 있었다.
본 발명의 1실시예에 따른 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템(10)은 SNCR(113)를 통해 연소로(110)의 배출구(114)에 3차 산화제를 공급함으로써, 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하게 된다.
즉, 본 발명의 1실시예에 따른 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템(10)은, 연소로(110) 배출구(114) 측에 3차 산화제를 공급하여 산화반응(Oxidant reaction)이 이루어지는 산화영역을 형성함으로써, 연소로(110) 벽면에 다수의 수관이 설치되어, 연소로(110) 벽면에 3차 산화제 공급라인을 연결할 수 없는 경우에도 다단 연소 기법을 적용할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 1실시예에 따른 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템(10)은 SNCR(113)을 통해 질소산화물 저감기술의 다른 하나인 선택적 비촉매 환원법을 다단 연소 기법과 동시에 적용할 수 있다.
선택적 비촉매 환원법은 설치가 간단하고 촉매가 이용되지 않기 때문에 SCR 시스템보다 초기자본 및 운영비용이 낮다. 또한, SNCR(113) 설치에 요구되는 대규모 보일러 장치의 구성품 개조가 SCR 시스템보다 간단하고, 설치시 가동 중단 시간이 거의 없다는 이점이 있다. 또한, 촉매를 사용하지 않으므로 촉매 교체비용이 발생하지 않는다는 점에서 SCR 시스템보다 유리하다.
아울러, 본 발명의 1실시예에 따른 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템(10)은 재순환부(300)를 통해 질소산화물 저감기술의 또 다른 하나인 FGR(Flue Gas Re-circulatio) System을 구성할 수 있다.
FGR은 사용 중의 장비에도 적용이 쉽고, 그 유지비용이 적게 든다는 장점이 있다.
재순환되는 배기 가스량은 보통 전체 연소 공기량의 10~30%인데, 배기가스를 재순환함으로써 연소영역의 온도와 산소농도를 낮추어 질소산화물(NOx)의 발생을 억제할 수 있다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 1실시예에 따른 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템(10)은, 질소산화물 저감기술인 다단 연소 기법(air-staging), 선택적 비촉매 환원법(Selective Non-Catalytic Reduction) 및 FGR(Flue Gas Re-circulatio)을 복합적으로 적용함으로써, 질소산화물 총량규제에 대응하면서도, SCR 시스템 등 후단 설비의 운영 부담을 완화시킬 수 있는 이점이 있다.
2실시예
도 3은 본 발명의 2실시예에 따른 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템(20)을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 2실시예에 따른 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템(20)은 연소부(100), 배기가스 정제부(200) 및 재순환부(300)를 포함한다.
본 발명의 2실시예에 따른 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템(20)은, 재순환부(300) 이외의 구성들은 본 발명의 1실시예에 따른 순환유동층 연소시스템(10)과 사실상 동일하다. 따라서 이하에서는 재순환부(300)를 구체적으로 설명하고자 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 재순환부(300)는 주재순환부(310) 및 부재순환부(340)를 포함한다.
주재순환부(310)는 배기가스 정제부(200)로부터 배기가스 중 일부를 1차 산화제 공급부(111)로 재공급하도록 이루어진다.
도 3에 도시된 바와 같이, 주재순환부(310)는, 배기가스 정제부(200)에 연결되어 배기가스의 일부를 1차 산화제 공급부(111)로 공급한다.
제2 송풍기(260)는 컨덴서(240)에서 배출된 배기가스를 스택(250) 및 주재순환부(310)에 공급할 수 있다. 구체적으로 주재순환부(310)는 배기가스 정제부(200)의 제2 송풍기(260)와 스택(250) 사이에 연결되어, 제2 송풍기(260)로부터 배기가스 중 일부를 공급받아 연소로(110)에 재공급할 수 있다.
부재순환부(340)는 배기가스 정제부(200)로부터 배기가스 중 일부를 SNCR(113)로 재공급하도록 이루어진다.
도 3에 도시된 바와 같이, 부재순환부(340)는, 백필터(220)의 배출구에 연결되어 배기가스의 일부를 SNCR(113)로 공급한다.
부재순환부(340)에 제4 송풍기(350)가 구비된다. 제4 송풍기(350)는 부재순환부(340)로 유입된 배기가스를 SNCR(113)로 공급하도록 이루어진다.
도 3에 도시된 바와 같이, SNCR(113; Selective Non-Catalytic Reduction, 선택적 비촉매 환원법)은 2차 산화제 공급부(112)보다 상부의 일측에서 연소로(110)의 배출구(114)에 연결된다. SNCR(113)은 제3 산화제 및 환원제를 공급하도록 이루어진다. 이때, 부재순환부(340)를 통해 백필터(220)에서 배출되는 배기가스 중 일부를 제3 산화제로 사용할 수 있다.
암모니아수 또는 요소수를 환원제로 사용하는 경우, 환원제를 기화시키면 SNCR 효과가 향상될 수 있다. 이때, 제3 산화제가 열매체로 사용된다. 즉, SNCR(113) 가동시 부재순환부(340)를 통해 제2 열교환기(230) 및 컨덴서(240)와 열교환하기 전의 배기가스 중 일부를 제3 산화제로 사용할 수 있다. 따라서 배기가스의 열에너지를 재사용하여 수용액 형태의 환원제를 기화시키게 되며, 이에 따라 환원제의 분사효율 및 SNCR 효과가 향상될 수 있다.
FGR(Flue Gas Re-circulatio)은 배기가스의 일부를 연소영역으로 재순환시켜 질소산화물(NOx)의 발생을 저감하는 기술이다. FGR은 사용 중의 장비에도 적용이 쉽고, 그 유지비용이 적게 든다는 장점이 있다.
재순환되는 배기 가스량은 보통 전체 연소 공기량의 10~30%인데, 배기가스를 재순환함으로써 연소영역의 온도와 산소농도를 낮추어 질소산화물(NOx)의 발생을 억제할 수 있다.
본 발명의 2실시예에 따른 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템(20)의 재순환부(300)는 본 발명의 1실시예에 따른 순환유동층 연소시스템(10)과는 다른 FGR(Flue Gas Re-circulatio) System을 구성한다. 즉, 본 발명의 2실시예에 따른 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템(20)의 재순환부(300)는 배기가스 정제부(200)로부터 배기가스 중 일부를 연소로(110) 하부뿐만 아니라 SNCR(113)로 재공급하는 FGR System을 구성한다. 특히, 부재순환부(340)를 통해 제2 열교환기(230) 및 컨덴서(240)와 열교환하기 전의 배기가스 중 일부를 제3 산화제로 사용함으로써, FGR System의 질소산화물(NOx) 저감 효율이 향상될 수 있다.
3실시예
도 4는 본 발명의 3실시예에 따른 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템(30)을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 3실시예에 따른 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템(30)은 연소부(100), 배기가스 정제부(300) 및 재순환부(300)를 포함한다.
본 발명의 3실시예에 따른 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템(30)은, 재순환부(300) 이외의 구성들은 본 발명의 1실시예에 따른 순환유동층 연소시스템(10)과 사실상 동일하다. 따라서 이하에서는 재순환부(300)를 구체적으로 설명하고자 한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 재순환부(300)는 주재순환부(310) 및 보조재순환부(360)를 포함한다.
주재순환부(310)는 배기가스 정제부(300)로부터 배기가스 중 일부를 1차 산화제 공급부(111)로 재공급하도록 이루어진다.
도 4에 도시된 바와 같이, 주재순환부(310)는, 배기가스 정제부(300)에 연결되어 배기가스의 일부를 1차 산화제 공급부(111)로 공급한다.
제2 송풍기(260)는 컨덴서(240)에서 배출된 배기가스를 스택(250) 및 주재순환부(310)에 공급할 수 있다. 구체적으로 주재순환부(310)는 배기가스 정제부(300)의 제2 송풍기(260)와 스택(250) 사이에 연결되어, 제2 송풍기(260)로부터 배기가스 중 일부를 공급받아 연소로(110)에 재공급할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 보조재순환부(360)는, 백필터(230)의 배출구를 주재순환부(310)에 연결한다.
보조재순환부(360)는 밸브(301)에 의해 주재순환부(310) 일측에 연결될 수 있다. 밸브(301)는 삼방밸브(three way valve)로 이루어질 수 있다.
보조재순환부(360)에 제4 송풍기(350)가 구비된다. 제4 송풍기(350)는 보조재순환부(360)로 유입된 배기가스를 주재순환부(310)로 공급하도록 이루어진다.
FGR(Flue Gas Re-circulatio)은 배기가스의 일부를 연소영역으로 재순환시켜 질소산화물(NOx)의 발생을 저감하는 기술이다. FGR은 사용 중의 장비에도 적용이 쉽고, 그 유지비용이 적게 든다는 장점이 있다.
재순환되는 배기 가스량은 보통 전체 연소 공기량의 10~30%인데, 배기가스를 재순환함으로써 연소영역의 온도와 산소농도를 낮추어 질소산화물(NOx)의 발생을 억제할 수 있다.
본 발명의 3실시예에 따른 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템(30)의 재순환부(300)는 본 발명의 1실시예에 따른 순환유동층 연소시스템(10)과는 다른 FGR(Flue Gas Re-circulatio) System을 구성한다. 즉, 본 발명의 3실시예에 따른 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템(30)의 재순환부(300)는 백필터(220) 및/또는 컨덴서(240)에서 배출된 배기가스 중 일부를 선택적으로 연소로(110) 하부로 재공급하는 FGR System을 구성한다. 따라서, FGR System의 질소산화물(NOx) 저감 효율이 향상될 수 있다.
4실시예
도 5는 본 발명의 4실시예에 따른 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템(40)을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 2실시예에 따른 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템(40)은 연소부(100), 배기가스 정제부(200) 및 재순환부(300)를 포함한다.
본 발명의 4실시예에 따른 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템(40)은, 재순환부(300) 이외의 구성들은 본 발명의 1실시예에 따른 순환유동층 연소시스템(10)과 사실상 동일하다. 따라서 이하에서는 재순환부(300)를 구체적으로 설명하고자 한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 재순환부(300)는 주재순환부(310) 및 바이패스부(320)를 포함한다.
주재순환부(310)는 배기가스 정제부(200)로부터 배기가스 중 일부를 1차 산화제 공급부(111)로 재공급하도록 이루어진다.
도 5에 도시된 바와 같이, 주재순환부(310)는, 배기가스 정제부(200)에 연결되어 배기가스의 일부를 1차 산화제 공급부(111)로 공급한다.
제2 송풍기(260)는 컨덴서(240)에서 배출된 배기가스를 스택(250) 및 주재순환부(310)에 공급할 수 있다. 구체적으로 주재순환부(310)는 배기가스 정제부(200)의 제2 송풍기(260)와 스택(250) 사이에 연결되어, 제2 송풍기(260)로부터 배기가스 중 일부를 공급받아 연소로(110)에 재공급할 수 있다.
바이패스부(320)는 주재순환부(310)로부터 분기되어 SNCR(113)에 연결된다. 즉, 바이패스부(320)는 배기가스 정제부(200)로부터 주재순환부(310)로 유입된 배기가스 중 일부를 SNCR(113)로 재공급하도록 이루어진다. 따라서 바이패스부(320)를 통해 주재순환부(310)의 배기가스 중 일부가 주재순환부(310)로 유입되어, 재순환된 배기가스를 제3 산화제로 사용할 수 있다.
바이패스부(320)는 밸브(302)에 의해 주재순환부(310) 일측에 연결될 수 있다. 밸브(302)는 삼방밸브(three way valve)로 이루어질 수 있다.
재순환부(300)는 제3 송풍기(330)를 포함할 수 있다. 제3 송풍기(330)는 유량제어용 밸브(302) 뒤쪽에 구비되어, 재순환부(300)로 유입된 배기가스를 1차 산화제 공급부(111) 및 SNCR(113)로 공급하도록 이루어진다.
도 5에 도시된 바와 같이, SNCR(113; Selective Non-Catalytic Reduction, 선택적 비촉매 환원법)은 2차 산화제 공급부(112)보다 상부의 일측에서 연소로(110)의 배출구(114)에 연결된다. SNCR(113)은 제3 산화제 및 환원제를 공급하도록 이루어진다. 이때, 바이패스부(320)를 통해 주재순환부(310)의 배기가스 중 일부를 제3 산화제로 사용할 수 있다.
암모니아수 또는 요소수를 환원제로 사용하는 경우, 환원제를 기화시키면 SNCR 효과가 향상될 수 있다. 이때, 제3 산화제가 열매체로 사용된다. 즉, SNCR(113) 가동시 공정 중(배기 스팀 사용) 열을 공급하여 제3 산화제를 예열(pre-heating)함으로써, 수용액 형태의 환원제를 기화시키게 되며, 이에 따라 환원제의 분사효율 및 SNCR 효과가 향상될 수 있다.
FGR(Flue Gas Re-circulatio)은 배기가스의 일부를 연소영역으로 재순환시켜 질소산화물(NOx)의 발생을 저감하는 기술이다. FGR은 사용 중의 장비에도 적용이 쉽고, 그 유지비용이 적게 든다는 장점이 있다.
재순환되는 배기 가스량은 보통 전체 연소 공기량의 10~30%인데, 배기가스를 재순환함으로써 연소영역의 온도와 산소농도를 낮추어 질소산화물(NOx)의 발생을 억제할 수 있다.
본 발명의 4실시예에 따른 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템(40)의 재순환부(300)는 본 발명의 1실시예에 따른 순환유동층 연소시스템(10)과는 다른 FGR(Flue Gas Re-circulatio) System을 구성한다. 즉, 본 발명의 4실시예에 따른 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템(20)의 재순환부(300)는 배기가스 정제부(200)로부터 배기가스 중 일부를 연소로(110) 하부뿐만 아니라 SNCR(113)로 재공급하는 FGR System을 구성한다. 따라서 FGR System의 질소산화물(NOx) 저감 효율이 향상될 수 있다.
5실시예
도 6은 본 발명의 5실시예에 따른 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템(50)을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 5실시예에 따른 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템(50)은 연소부(100), 배기가스 정제부(500) 및 재순환부(300)를 포함한다.
본 발명의 5실시예에 따른 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템(50)은, 재순환부(300) 이외의 구성들은 본 발명의 1실시예에 따른 순환유동층 연소시스템(10)과 사실상 동일하다. 따라서 이하에서는 재순환부(300)를 구체적으로 설명하고자 한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 재순환부(300)는 주재순환부(310), 바이패스부(320) 및 보조재순환부(360)를 포함한다.
주재순환부(310)는 배기가스 정제부(500)로부터 배기가스 중 일부를 1차 산화제 공급부(111)로 재공급하도록 이루어진다.
도 6에 도시된 바와 같이, 주재순환부(310)는, 배기가스 정제부(500)에 연결되어 배기가스의 일부를 1차 산화제 공급부(111)로 공급한다.
제2 송풍기(260)는 컨덴서(240)에서 배출된 배기가스를 스택(250) 및 주재순환부(310)에 공급할 수 있다. 구체적으로 주재순환부(310)는 배기가스 정제부(500)의 제2 송풍기(260)와 스택(250) 사이에 연결되어, 제2 송풍기(260)로부터 배기가스 중 일부를 공급받아 연소로(110)에 재공급할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 바이패스부(320)는 주재순환부(310)로부터 분기되어 SNCR(113)에 연결된다. 즉, 바이패스부(320)는 배기가스 정제부(200)로부터 주재순환부(310)로 유입된 배기가스 중 일부를 SNCR(113)로 재공급하도록 이루어진다. 따라서 바이패스부(320)를 통해 주재순환부(310)의 배기가스 중 일부가 주재순환부(310)로 유입되어, 재순환된 배기가스를 제3 산화제로 사용할 수 있다.
바이패스부(320)는 밸브(302)에 의해 주재순환부(310) 일측에 연결될 수 있다. 밸브(302)는 삼방밸브(three way valve)로 이루어질 수 있다.
재순환부(300)는 제3 송풍기(330)를 포함할 수 있다. 제3 송풍기(330)는 유량제어용 밸브(302) 뒤쪽에 구비되어, 재순환부(300)로 유입된 배기가스를 1차 산화제 공급부(111) 및 SNCR(113)로 공급하도록 이루어진다.
도 6에 도시된 바와 같이, 보조재순환부(360)는, 백필터(230)의 배출구를 주재순환부(310)에 연결한다.
보조재순환부(360)는 밸브(301)에 의해 주재순환부(310) 일측에 연결될 수 있다. 밸브(301)는 삼방밸브(three way valve)로 이루어질 수 있다.
보조재순환부(360)에 제4 송풍기(350)가 구비된다. 제4 송풍기(350)는 보조재순환부(360)로 유입된 배기가스를 주재순환부(310)로 공급하도록 이루어진다.
도 6에 도시된 바와 같이, SNCR(113; Selective Non-Catalytic Reduction, 선택적 비촉매 환원법)은 2차 산화제 공급부(112)보다 상부의 일측에서 연소로(110)의 배출구(114)에 연결된다. SNCR(113)은 제3 산화제 및 환원제를 공급하도록 이루어진다. 이때, 보조재순환부(360)를 통해 백필터(250)에서 배출되는 배기가스 중 일부를 제3 산화제로 사용할 수 있다.
암모니아수 또는 요소수를 환원제로 사용하는 경우, 환원제를 기화시키면 SNCR 효과가 향상될 수 있다. 이때, 제3 산화제가 열매체로 사용된다. 즉, SNCR(113) 가동시 보조재순환부(360)를 통해 제2 열교환기(230) 및 컨덴서(240)와 열교환하기 전의 배기가스 중 일부를 제3 산화제로 사용할 수 있다. 따라서 배기가스의 열에너지를 재사용하여 수용액 형태의 환원제를 기화시키게 되며, 이에 따라 환원제의 분사효율 및 SNCR 효과가 향상될 수 있다.
FGR(Flue Gas Re-circulatio)은 배기가스의 일부를 연소영역으로 재순환시켜 질소산화물(NOx)의 발생을 저감하는 기술이다. FGR은 사용 중의 장비에도 적용이 쉽고, 그 유지비용이 적게 든다는 장점이 있다.
재순환되는 배기 가스량은 보통 전체 연소 공기량의 10~30%인데, 배기가스를 재순환함으로써 연소영역의 온도와 산소농도를 낮추어 질소산화물(NOx)의 발생을 억제할 수 있다.
본 발명의 5실시예에 따른 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템(50)의 재순환부(300)는 본 발명의 1실시예에 따른 순환유동층 연소시스템(10)과는 다른 FGR(Flue Gas Re-circulatio) System을 구성한다. 즉, 본 발명의 5실시예에 따른 연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템(50)의 재순환부(300)는 배기가스 정제부(500)로부터 배기가스 중 일부를 연소로(110) 하부뿐만 아니라 SNCR(113)로 재공급하는 FGR System을 구성한다. 특히, 밸브(301,302) 제어를 통해 스택(250) 전단으로부터 주재순환부(310)로 유입되는 배기가스는 주로 1차 산화제 공급부(111)로 재공급하고, 백필터(250)에서 배출되는 배기가스 중 일부는 주로 제3 산화제로 사용함으로써, FGR System의 질소산화물(NOx) 저감 효율이 향상될 수 있다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
10,20,30,40,50 : 순환유동층 연소시스템
100 : 연소부
110 : 연소로
111 : 1차 산화제 공급부
112 : 2차 산화제 공급부
113 : SNCR
113a : 분무용 노즐
114 : 배출구
120 : 싸이클론
130 : 루프씰
140 : 다운커머
150 : 제1 송풍기
200 : 배기가스 정제부
210 : 제1 열교환기
220 : 백필터
230 : 제2 열교환기
240 : 컨덴서
250 : 스택
260 : 제2 송풍기
300 : 재순환부
310 : 주재순환부
301,302 : 유량제어용 밸브
320 : 바이패스부
330 : 제3 송풍기
340 : 부재순환부
350 : 제4 송풍기
360 : 보조재순환부

Claims (12)

  1. 연소 반응이 이루어지는 연소로를 포함하는 연소부;
    상기 연소부로부터 배출된 배기가스를 정제하는 배기가스 정제부; 및
    상기 배기가스 정제부로부터 배기가스 중 일부를 상기 연소부로 재공급하는 재순환부를 포함하고,
    상기 연소로는,
    하부 일측에 형성되고, 제1 산화제 및 재공급된 배기가스를 공급하는 1차 산화제 공급부;
    상기 1차 산화제 공급부보다 상부의 일측에 형성되고, 제2 산화제 및 연료를 공급하는 2차 산화제 공급부; 및
    상기 2차 산화제 공급부보다 상부의 일측에서 상기 연소로의 배출구에 연결되고, 제3 산화제 및 환원제를 공급하는 SNCR(Selective Non-Catalytic Reduction)을 포함하는,
    연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 재순환부는,
    상기 1차 산화제 공급부에 연결되는 주재순환부; 및
    상기 주재순환부의 배기가스 중 일부를 상기 제3 산화제로 사용하도록, 상기 주재순환부로부터 분기되어 상기 SNCR에 연결되는 바이패스부를 포함하는,
    연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 재순환부는,
    상기 1차 산화제 공급부에 연결되는 주재순환부; 및
    재공급된 배기가스를 상기 제3 산화제로 사용하도록 상기 SNCR에 연결되는 부재순환부를 포함하는,
    연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 배기가스 정제부는 배기가스로부터 분진을 제거하는 백필터를 포함하고,
    상기 부재순환부는 상기 백필터의 배출구를 상기 SNCR에 연결하는,
    연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배기가스 정제부는, 배기가스로부터 분진을 제거하는 백필터, 및 정제된 배기가스를 외부로 배출하는 스택을 포함하고,
    상기 재순환부는,
    상기 스택의 유입구를 상기 1차 산화제 공급부에 연결하는 주재순환부; 및
    상기 백필터의 배출구를 상기 주재순환부에 연결하는 보조재순환부를 포함하는,
    연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 SNCR은 상기 제3 산화제를 예열하여 상기 환원제를 기화시키고 상기 연소로의 배출구에서 상기 환원제를 분사하는,
    연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 연소부는,
    상기 연소로의 상측에 연결되고, 상기 연소로에서 배출된 배기가스와 고체입자를 분리하도록 이루어진 싸이클론;
    상기 싸이클론에서 분리된 고체입자가 유입되는 루프씰; 및
    상기 고체입자가 이동하도록 상기 루프씰과 상기 연소로를 연결하는 다운커머를 포함하는,
    연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 연소부는,
    상기 1차 산화제 공급부 및 상기 루프씰에 연결된 제1 송풍기를 포함하는,
    연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 배기가스 정제부는,
    상기 싸이클론에 연결되고, 상기 싸이클론에서 배출된 배기가스의 온도를 조절하는 제1 열교환기;
    상기 제1 열교환기에 연결되고, 상기 제1 열교환기로부터 배출된 배기가스로부터 분진을 제거하는 백필터;
    상기 백필터에 연결되고, 상기 백필터에서 배출된 배기가스의 온도를 조절하는 제2 열교환기;
    상기 제2 열교환기에 연결되고, 상기 제2 열교환기에서 배출된 배기가스의 수분을 포집하는 컨덴서; 및
    상기 컨덴서에 연결되고, 배기가스를 외부로 배출하는 스택을 포함하는,
    연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 배기가스 정제부는,
    상기 컨덴서에서 배출된 배기가스를 상기 스택 및 상기 재순환부에 공급하는 제2 송풍기를 포함하는,
    연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 산화제, 상기 제2 산화제 및 상기 제3 산화제는 공기 또는 산소인,
    연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 연료는 바이오매스, 석탄 중 어느 하나 이상인,
    연소로 내 복합 탈질 운전이 가능한 순환유동층 연소시스템.
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