KR840000357B1 - 저부하탄 노즐 경사장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

저부하탄 노즐 경사장치

제1도는 접선 연소 방식을 사용하는 로의 개략적 평면도.

제2도는 제1도의 선(2-2)을 따라 취한 본 발명의 경사 장치를 나타내는 네개의 보조 공기 격실과 세개의 연료-공기 주입 장치 세트를 가진풍함을 도시하는 단면도.

제3도는 중부하 작동시에 상향 경사져서 증기 온도를 조절하는 노즐 전체를 도시하는 제2도의 풍함의 확대 부분단면도.

제4도는 저부하 작동시에 대음 상부노즐에서 경사진 두개의 저부한 연료-공기 주입장치의 분할 탄 바켓의 하부노즐을 도시하는 제3도의 풍함의 확대부분 단면도.

제5도는 제2도의 선(33)을 따라 취한 본 발명의 확대 정면도.

본 발명은 미분탄 연소로, 특히 주입장치 중 적어도 하나 이상의 저부하에서의 연소를 개선하기 위해 분할 탄 바켓을 사용하는 저부하용 연료-공기 주입 장치의 수직적 배치상태를 자동 경사시키기 위한 저부하 탄 노즐 경사 장치에 관한 것이다.

종래의 석탄 연소 증기 발생기 보일러에서의 석탄 연소 방법은 접선 연소 방법이 공지되어 있다. 접선 연소 방법에서는 미분탄이 연소기를 통하여 주 공기기류 로써 로에 주입되며, 풍함에 설치된 연료-공기 주입 장치는 로의 모서리에 위치된다. 각 풍함은 보조 공기 격실과 연료-공기 주입 장치를 교대로 수직 배치시켜서 구성된다. 이 연소기에서 방출된 연료-공기 기류는 로 중심의 가상원에 접선방향으로 주사된다. 이렇게 하면 도입되는 석탄을 계속연소시킬 수 있는 화구(火球)를 형성한다. 특히 모서리에화염이 형성되어 하류로 측부에 근접하여 모서리에서 방출되는 불꽃을 안정화하기 위해 필요한 연소에너지를 공급한다. 그리고 저부하에서는 화구나 네개의 불꽃으로 분산되어 서로 안정되지 못하다. 따라서 저부하에서는 불꽃을 안정화 시키기 위해 경유나 천연 가스등의 보조 연료를 사용해야 했다.

접선 연소개념에서 풍함의 보조공기 격실과 연료-공기 주입장치를 상부 또는 하부로 경사시키면 증기 온도를 광범위하게 조절할 수 있는 장점이 있다. 이렇게 함으로써 로내의 화구는 실제로 상승 또는 저하되어 로를 둘러싸는 수 벽에 의한 열 흡수가 증가 또는 감소되며, 연소 구역을 떠나며 하류 과열 및 재열면 위를 통과하는 연소가스의 온도를 광범위하게 조절한다. 부하가 감소됨에 따라 연료-공기 주입장치를 상향경사시키면 전체 싸이클 효율이 유지되고 터어빈이 양호하게 작동되면서 저부하 작동을 성취할 수 있다. 또, 연료공기 주입장치를 수직으로 배치할 수 있으므로로 조작자는 연료 변화, 특히 다른 두 종류의 석탄 연소로 수벽의 슬랙량의 변화로 나타나는 로 수벽에서의 열 흡수 변화를 보상할 수 있다.

석탄 연소로의 저부하 작동에 관한 최근의 출원분은 마이클 스코트 맥카트니의 "저부하 탄바켓" (1979년 4월 13일 출원된 미국특허출원 제029, 605호)이다. 상기 출원분은 접선 연소 방식으로 작동되는 미분탄 연소로에서 연소 안정화용 보조 연료를 사용하지 않고 저부하에서 양호하게 작동되는 분할 탄 바켓을 구비한 개량된 연료-공기 주입 장치에 대하여 설명하고 있다.

상기 출원분에 따르면, 저부한 연료-공기주입장치가 석탄 송출관에 회전가능하게 설치된 독립적으로 경사질 수 있는 상하부 탄 노즐을 갖는 분할 탄 바켓으로 구성된다. 로가 연료를 최소로 요구하는 기간인 저부하에서 작동될 때, 석탄 송출관에서 방출되는 주 기류와 미분탄 기류는 상, 하부 석탄-공기 기류로 나뉘어지며 노즐을 서로 경사시킴으로써 로에 독립적으로 주입된다. 이렇게하면 분리된 석탄-공기 기류 사이에 형성된 지역적 저압구역에 연소 안정화용 포켓이 형성된다. 제 순환된 고온 연소생성물이 상기 저압구역에 흘러들어가 주입연료를 안정되게 연소시키기 위한 충분한 부가 연소에너지를 제공하며, 유류나 천연가스등의 보조 안정화 연료를 사용할 필요가 없게된다.

본 발명의 목적은 증기 온도를 유지하기 위해 연료-공기 주입장치를 수직방향으로조 절가능하게 배치시키는 장치를 제공하는 것으로, 저부하용 연료-공기 주입 장치의 분할 탄 바켓의 석탄노즐이 저부하 작동중에 독립적으로 이격될 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 로 내에 석탄과 공기를 주입하기 위해로의 하나 또는 그 이상의 벽에서 수직풍함에 배치된 복수개의 연료-공기 주입장치와, 수직로를 갖고 상기 연료-공기 주입 장치중 적어로 하나 이상의 상하 경사 가능한 상하부 탄 노즐을 갖는 분할 탄 바켓을 갖는 저 부하용 연료-공기 주입장치로 구성되며 나머지 연료-공기 주입장치는 상하경사 가능한 단일 노즐 탄 바켓으로 구성되는 미분탄 연소증기 발생기에 있어서, 저부하용 연료-공기 주입장치의 상하부탄 노즐과 나머지 연료-공기 주입장치의 단일 노즐 탄 바켓을 수직으로 배치하여 상하경사 조절하기 위한 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따르면 상기 장치는, 증기온도가 예정치 이하로 저하될 때는 나머지 연료-공기 주입장치의 단일 노즐 탄 바켓과 함께 저부하용 연료-공기 주입장치의 상부 탄 노즐을 상향 경사시키며 증기온도가 예정치 이상으로 상승될때는 나머지 연료-공기 주입장치의 단일 노즐 탄 바켓과 함께 저부하용 연료-공기 주입 장치를 하향경사 시키기 위해 경사장치와, 저부하 증기 온도에는 의존하나 고부하 증기온도와는 무관하게 고부하에서 저부하용 연료-공기 주입장치의 상부 탄노즐과 함께 저부하용 연료-공기 주입장치의 하부 탄노즐을 상향 시키고 저부하에서 저부하용 연료-공기 주입장치의 하부 탄노즐이 독립적으로 격리되게 저부하용 연료-공기 주입장치의 하부 탄 노즐을 경사시켜 저부하용 연료-공기 주입 장치의 상하부 탄노즐에서 형성되는 석탄-공기 기류를 각각 안정되게 하고 주입각도를 분할하여 상기 기류 사이에 연소 안정화용 포켓을 형성하는 독립된 경사장치로 구성된다.

본 발명이 종래의 기술과 다른점은 분할 노즐 저부한 탄 바켓의 상하부 탄 노즐을 각각 경사시키기 위해 두개의 독립된 경사 링크기구가 제공되어 있다는 점이다. 평상 부하에서는 상기 양 경사 링크 기구가 상하 부탄노즐을 함께 경사시키는 부하량에 대응하여 작동된다. 저부하에서는 두 경사 링크 기구가 서로 독립적으로 작동되어 상하부 탄 노즐이 서로 이격되어 연료-공기 기류를 분산시켜 미분탄 연소로 저부하 작동중에 연소안정화용 포켓을 형성시켜 연소를 안정화하는 것이다. 분할 노즐 탄 바켓의 하부 탄 노즐을 경사시키기 위해 경사 링크 기구를 사용한 것은 본 발명의 중요한 사상이다. 이 제2경사 링크 기구는 청구범위중 특징으로 하는 부분에 기재한다.

이하, 본 발명을 도면에 의거하여 상세히 설명하겠다. 접선 연소 방법에서 연료와 공기는 로(1)의 네모서리에 위치된 풍함(40)에 설치된 연료-공기 주입장치(10)를 통하여 로에 주입된다. 연료-공기 주입장치(10)는 로(1) 중심에 가상원(3)에 접선 방향으로 미분탄 및 기류를 송출하여로 내에 회전 와류형 화구(火球)를 형성하도록 설치된다.

제2도에 도시한 바바 같이, 보조공기 격실(20)로 분리된 풍함(40)에 수직 칼럼 모서리에 복수개의 연료 공기 주입장치(10)가 배치되어 있다. 하나 또는 그 이상의 보조공기 격실은 보일러를 시동 예열할 때 사용되고, 또 저부하에서 작동될 때 석탄 연수 화염을 안정화하기 위해 보조연소 에너지를 제공할 필요가 있으면 사용된다.

각 연료-공기 주입장치(10)는 이를 통하여 연장되고 로내로 향한 석탄 송출관(12)과 석탄 송출관(12)을 둘러싸며 통로를 제공하는 보조공기관(14)으로 구성되어 있어서 보조공기가 석탄 송출관(12)으로 부터 방출된 주 공기-비분탄 기류를 증기로 둘러싼형태로 로내에 주입된다. 각 석탄 송출관(12)은 회전가능하게 설치된 탄바켓이 제공되어 있어서 탄 바켓을 석탄 송출관(12)의 길이방향 축에 직각인 축에 대해 경사시킬 수 있다. 마찬가지로, 각 보조공기 격실(20)과 보조공기 도관(14)에는 하나 또는 그 이상의 경사 가능한 공기 노즐(24)을 구비하고 있다.

단일 노즐 탄 바켓(28)의 전형적인 예는 제2도에 하부 연료-공기 주입장치의 석탄 송출관(12)에 설치 되어 있는 것이 도시되어 있다. 탄 바켓(12)은 1944년 11월 28일자로 크라이징어의 몇명이 특허받은 "연소구역 제어"에 기재된 바와 같은 방법으로 로내의 화구 위치를 조절함으로써 증기 온도를 조절하여 미분탄-주 공기 혼합을 로내로 상하 각도로 주입하기 위해 축(16)에 대해 상향 또는 하향 경사질 수 있게 되어있다.

제2도에 도시한 두 개의 상부 연료-공기 공기 주입장치는 각각 석탄 송출관에 회전가능하게 설치된 분할탄 바켓(30)을 갖고 있다. 1979년 4월 13일 마이클 스코트 맥카트니 명의로 출원된 미합중국 특허출원 제029605호 "저부하 탄 바켓"에 기재된 바와 같이 각 분할노즐 탄 바켓(30)은 상부 탄 노즐(32)과 하부 탄 노즐(34)로 구성되며 이들은 모두 석탄 송출관(12)의 길이 방향 축에 대하여 수직인 축(36, 38)에 대하여 각각 독립적으로 경사질 수 있다.

상부 탄 노즐(32)을 상향 경사시키면 석탄 송출관(12)으로 부터 방출되는 주공기 및 미분탄 혼합 제1부위가 로 내에 상부 석탄-공기 기류로써 선택적으로 상향 주입된다. 같은 방법으로, 하부 탄 노즐을 하향 경사 시키면 석탄 송출관(12)에서 방출되는 주공기 및 미분탄 혼합물의 제2부위가 로 내에 하부 석탄-공기 기류로써 하향 주입된다.

본 발명의 경사장치(50, 60)는 저부하 작동중에 저부하용 연료 주입장치의 분할 탄 바켓(30)의 하부 탄 노즐(34)을 독립적으로 조절하도록 하면서 증기 온도를 유지하기 위해 연료-공기 주입장치를 수직으로 경사 조절하는 것이다. 이미 지적한바와 같이, 단일 노즐 탄 바켓(28)만 설치된 로를 저부하에서 작동시킬 때는 점화가 불안정해지고 단일석탄 공기 기류를 안정되게 연소시키는 보충 에너지를 제공하기 위해 천연개스나 유류등의 보충 연료를 연소시켜야 한다. 독립적으로 경사질 수 있는 상하부 탄 노즐을 갖는 분할탄 바켓을 설치하면 보충 연료를 연소시키지 않고 저부하에서 연소를 안정화시킬 수 있다.

상기한 바와 같이, 접선 연소 방식의 큰 장점은 보조 공기 격실노즐(24)과 연료-공기 주입장치 탄 바켓 노즐(28, 32, 34)을 함께 상향, 하향 경사시킴으로써 증기 온도를 광범위하게 조절할 수 있다는 것이다. 증기 온도가 예정치에서 멀어지면 경사 장치(50)가 작동된다. 부하가 감소 되면 증기 온도도 하강되려 한다. 따라서 증기 온도의 하강에 대응하여 풍함에 외향위치된 주 경사 조절레버(58)는 주 경사조절 장치(80)에 의해 피봇점(56)에 대해 시계 방향으로 구동되어 풍함(40) 내에 위치된 하부벨 크랭크(54)를 피봇점(56)에 대해 시계방향으로 회전기키며 또 역시 풍함내에 위치된 주경사 수직 연장아암(57)을 제3도에 도시한 바와 같이 상향이동시킨다. 수직 연장 아암(57)이 상향 이동하면 각 벨 크랭크(54)는 시계 방향으로 회전되어 상기 크랭크에 연결된 링크 로드(52)를 풍함에서 후방으로 이동시킨다. 링크(52)가 후향이동하면 보조 공기격실 노즐(24) 및 보조연료 연소기(22)기 각 피봇점(26)에 대해 회전하여 상향 경사지게 되며, 단일 노즐 탄 바켓(28)이 피봇점(16)에 대해 회전하여 상향경사지고 분할 탄 바켓(30)의 상부노즐(32)이 각 피봇점(36)에 대해 회전하여 상향경사지게 된다.

본 발명에서는 분할 탄 바켓(30)의 하부노즐(34)의 수직배치를 조절할 수 있다. 로가 전부하의 약 30%정도의 부하에서 작동될 때 저부하용 경사조절레버(68) 조절장치(70)는 주경사 조절레버(58) 조절장치(80)와 함께 이동된다. 즉 저부하경사 조절장치(70)와 주경사 조절장치(80)가 로내에서 주 제어장치로 결합되어 상기 장치에 연결된 노즐을 상향 또는 하향 경사시켜로 내에서 화구위치를 상승 또는 하강시킴으로써 주기류의 온도를 예정치에서 유지시킨다.

로가 전부하의 약 30% 이상의 부하에서 작동될 때는 풍함의 외측으로 위치된 저부하 경사 조절레버(68)를 피봇점(56)에 대하여 시계 방향으로 구동하여 역시 풍함의 외측으로 위치된 저부하 경사 아암(60)을 상향 이동시키고 벨크랭크(64)를 시계방향으로 회전시킴으로써 증기온도 강하에 대응한다. 벨크랭크(64)가 시계 방향으로 회전되면 제3도에 도시된 바와 같이 피봇점(38)에 대해 회전함으로써 링크가 노즐 쪽으로 전진이동함에 따라 하부 노즐(34)이 상향경사지게 된다. 로의 부하가 전부하의 30%이하로 강화되면 분할 탄 바켓의 하부노즐의 저부하 경사 조절장치(70)는 조정되지 않는다. 즉, 분할 탄 바켓의 하부노즐은 풍함내의 다른 노즐의 경사와는 무관하게 된다. 보다 정확히 말하자면 저부하 경사아암(60)이 주 경사장치(50)와는 완전히 독립적으로 작동된다.

예들들면 로 부하가 제3도에 도시된 바와 같이 노즐이 모두 상향경사진 원치에서 전부하의 약 30% 이하로 강하되면 저부하 경사조절 장치(70)는 예정대로 자동적이거나 또는 조작자의 조작에 의해 제4도에 도시한 바와 같이 상부노즐(32)과 하부노즐(34 )사이의 분리각이 20°내지 25°정도까지 분할탄 바켓의 하부 탄 노즐(34)의 경사를 감소시키는 역시계 방향으로 저부하경사조절레버(68)를 구동함으로써 그에 대응하여 작동된다. 상하부 노즐을 격리시키면 연료공기주입기류 사이에 생성되는저 압구역에 연소안정화용 포켓이 형성된다.

저부하에서 증기온도를 조절하기 위해 다른 장치를 사용할 수 있다면 주 경사 조절장치도 증기온도와는 무관하게 사용할 수 있다. 이때, 분할 탄 바켓(30)의 상부 노즐(32)과 공기노즐(24)과 단일 탄 바켓(28)을 각각 10° 내지 20°정도 자동상향 되도록 주경사 조절장치를 작동하고, 분할 탄 바켓(30)의 하부 노즐을 10°내지 20°정도 하향되도록 저부하 경사조절장치(70)를 작동시키는 것이 좋다. 이렇게 설치하면 보조공기격실에서 나오는 기류가 분한탄 바켓의 하부 노즐에서 나오는 연료-공기 주입기류를 방해하여 저부하 연료-공기 주입장치이하로 급격히 떨어지는 것을 최소한로 방지할 수 있으므로 양호하다.

예를들면 주경사장치를 25°상향경사시키고, 상하부 노즐 사이에 예정대로 25°분리시키기 위해 분할 탄 바켓 하부노즐(34)을 수평으로 설치하면 보조공기 격실노즐(24)에서 나오는 기류가 분할탄 바켓(30) 아래로 급격히 저하되며 분할 탄 바켓의 하부 노즐(34)로 부터 나오는 연료-공기 기류를 조기에 방해하게 되어 연소 안정화용 포켓을 형성하는데 역효과를 준다.

제5도는 본 발명의저부하 경사노즐 장치의 벨크랭크(64)의 세부를 도시한 확대 상세도이다. 벨 크랭크(64)는 풍함(40)에 설치된 격실을 관통하는 축 방향으로 연장된 원통형 축(61)과, 한쪽 단은 풍함(40) 내에 하우징(63)으로 부터 연장되며 다른쪽 단은 풍함(40)에 대해외측으로 배치된 하우징(63)으로 부터 연장되며 축 하우징(63)에서 회전 가능한 원통형 피봇축(66)과, 풍함(40)에 외측으로 배치되고 피봇축(66)에 고정되어 함께 회전하는 제1레버 아암(65)과, 풍함(40) 내측으로 배치되고 피봇축(66)에, 고정되어 함께 회전하며 피봇축(66)에 위치하여 제1레버아암(65)과는 90°각을 이루게 설치된 제2레버아암(63)으로 구성된다.

저부하 경사조절레버(68)는 제1레버 아암(65)에 설치되어 있으므로 저부하 경사 조절장치(70)에 의해 조절레버(68)가 시계방향으로 구동되면 제1레버 아암(65)과 제2레버아암(63)은 축(66)의 회전축에 대해 시계방향으로 회전 된다.

Claims (1)

1. 수직로와, 로에 석탄 및 공기를 주입하기 위해 적어도 하나의 벽에 설치된 수직 풍함내에 배치된 복수개의 연료-공기 주입장치를 갖고 상기 연료-공기 주입 장치중 적어도 하나는 수직 방향으로 경사조절 가능한 상하부 탄 노즐을 갖는 분할 탄 바켓을 구비한 저부하용 연료공기 주입 장치이며 나머지 연료-공기 주입장치는 수직 방향으로 경사조절 가능한 단일 노즐 탄 바켓을 갖는 미분탄 연소 증기 발생기내에서, 제1경사링크 기구와, 제2경사 링크 기구와, 제1경사 작동장치와, 제2경사 작동 장치를 포함하며, 저부하용 연료-공기 주입장치의 상하부 탄노즐과 나머지 연료-공기 주입장치의 단일노즐 탄 바켓의 수직방향경사를 조절하는 저부하 탄 노즐경사장치에 있어서, 한개의 축에는 각 저부하용 연료주입 장치(10)가 설치되어 있으며 풍함(40)벽을 따라 연장되는 복수개의 수평축(61)과, 풍함 외측으로 배치된 제1레버아암(65)과 풍함 내측으로 배치된 제2레버아암(63)을 갖고 피봇축(66)에 설치되어 회전 가능한 복수개의 벨크랭크(64)와, 상기 벨크랭크(64)를 함께 링크 연결하기 위해 각 벨크랭크(64)의 제2 레버아암(63)을 연결하는 풍함(40) 외측에 위치한 저부하 경사조절 레버(68)와, 저부하용 연료-공기 주입장치(10)의 하부 탄 노즐(34)을 벨 크랭크(64)의 제1레버아암(5)에 연결하여 벨 크랭크가 회전함에 따라 하부탄 노즐의 경사도가 변화하도록 하는 풍함 내측에 배치된 복수개의 수평 링크 로드(62)와, 상기 저부하 경사 조절장치(70)에 대응하여 작동되며 축에 관해 벨 크랭크를 회전시키기 위해 복수개의 벨 크랭크 중 하나와 연결된 저부하 경사 아암(60)으로 구성된 것을 특징으로 하는 저부하 탄노즐 경사장치.

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