KR900006241B1 - 접선연소의 미분탄로 작동방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

접선연소의 미분탄로 작동방법

제 1 도는 본 발명과 결합된 접선으로 연소되는 석탄로의 단면도.

제 2 도는 버너의 한 코너의 확대 사시도.

제 3 도는 제 1도의 3-3선을 따라 자른 단면도.

제 4 도는 제1도의 4-4선을 따라 자른 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 로 12 : 버너

16 : 팬 18,20 : 덕트

22 : 미분기 24 : 덕르

36 : 2차공기노즐 38 : 노즐

40 : 보조노즐 42,44 : 연소볼

본 발명은 적은 과잉 공기 접선 연소 시스템에 관한 것이다.

석탄은 오랜동안 접선 연소 방법에 의하여 로내에서 현수되어 성공적으로 연소되어 왔다. 이러한 기술은 상기 로의 중심의 가상원으로 접선 유임되도록 4개의 코너들로 부터 석탄 및 공기를 로속으로 유입시키는 공정을 포함한다. 이러하 연소 형태는 연료와 공기의 양호한 혼합, 안정된 불꽃 상태 및 로내의 연소 가스의 오랜 체류시간등의 장점을 갖고 있다. 최근에, 가능한한 공기오염을 최소화시키는 것이 중요한 문제로대두되었다. 따라서, 표준 접선 연소 방법에 대한 몇가지 변화가 제안되었다. 이러한 장치중의 하나가 1985년 10월 11일자로 출원된 "접선 연소 석탄 로의 작동용 제어 시스템 및 방법"이라는 제목의 계류중인 미합중국 특허원 제 786,432호에 서술되어 있다. 상기 출원은 석탄 및 공기를 한 방향의 더욱 낮은 다수의 버너레벨로부터 로속으로 접선적으로 유입시키는 방법과, 또한 석탄 및 공기를 대향방향의 더욱 높은 다수의 버너 레벨로부터 접선적으로 로속으로 유입시키는 방법이 제안되어 있다. 이러한 장치에 의하여, 더욱 양호한 석탄 및 공기의 혼합이 이루어지고, 따라서, 20 내지 30퍼센트의 과잉 공기로서 연소되는, 표준 접선 연소로에서 보다 더욱 적은 과잉 공기의 사용이 허용된다. 과잉 공기의 감소는 석탄-연소로의 주 공기 오염 물질인 NOx의 형성을 최소화시킨다. 또한 이것은 상기 유니트의 효율 증가를 야기시킨다. 비록 상술된 연소기술은 NOx를 감소시키지만, 이것은 약간의 문제점을 갖고 있다. 상기 로내의 가스의 역회전이 서로 상쇄되기 때문에, 감소된 상부로 난류에 기인되어 비연소된 탄소 입자가 로를 떠날 가능성이 증가하면서, 상기가스는 로의 상부를 동하여 어느정도 직선 라인으로 흐른다. 더불어, 로 벽상에 점착되는 비연소된 탄소 및 슬래그가 발생할 수 있다. 이러한 벽 점착은 상기 벽들에 정렬된 수냉 튜브로의 열 전달 효율을 감소시키고, 매연 취입에 대한 필요성이 증가하며 또한 상기 튜브의 수명을 감소시킨다.

본 발명에 따라서, 상술된 특허출원의 경우에서와 같이, 이 속에서 석탄 및 공기의 양호한 혼합으로 미분탄이 현수 상태로 연소되는 로가 제공된다. 더불어, 접선 연소 로와 연관된 모든 장점이, 로내에서 소용돌이치면서 회전되는 연소볼을 가지므로서, 얻어진다. 상기 벽들은 공기의 블랭킷에 의하여 보호되어, 이것의 슬러그 형성이 감소된다. 이것은, 석탄 및 1차 공기를 제1레벨에서 접선으로 상기 로속으로 유입시키고, 상기 1차공기의 적어도 2배의 보조공기를 상기 제1레벨위의 제2레벨에서 직접 접선적으로 로속으로유입시키므로써 달성되지만 상기 제1및 제2레벨의 존재와 함께 1차 공기의 제1방향에 대향인 제2방향이다. 상기 더욱 큰 질량 및 속도의 보조 공기의 결과로서, 상기 로내의 극단적인 소용돌이가 상기 보조 공기유입방향으로 일어날 것이다. 이것 때문에, 상기 로의 소용돌이의 대향방향으로 유입되는 연료는 방향을 전체 로 가스의 방향으로 변화시키도록, 상기 유니트로 유입된 뒤에 가압된다. 상기 연료 및 공기 사이의 엄청나게 거친 혼합은 이러한 공정에서 형성된다. 이렇게 증가된 혼합은 상기 도내의 과도 공기의 높은 레벨에 대한 요구를 감소시킨다. 또한, 이렇게 증가된 믹싱은 상기 유니트의 전체 열 해탈율을 개선시키고 동시에 상부 로의 엉켜붙음 및 슬러지 형성을 방지하는 향상된 탄소 전환을 야기시킨다. 상기 보조 공기는 연료의 구경보다 더 큰 구경의 원으로 되며, 상기 벽들 부근에 공기층을 형성시킨다. 더불어, 상기 로로 가해지는 전체 과잉 공기로 구성되는 과연소 공기는 상기 1차 공기 및 보조 공기 유입 레벨 위의 제3레벨에서 상기 로속으로 유입되는데, 상기 과연소 공기는 상기 보조 공기와 대향방향인 제1방향으로 제3가상원의 접선으로 유입된다.

이하 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 더욱 자세히 서술될 것이다.

제1도에는 다수의 버너(12)레벨을 가진 석탄 연소 로(10)가 도시되어 있는데, 각각의 레벨은 4개의 코너각각에 장착된 버너를 가진다. 공기는 팬(16)으로부터 덕트(18,20)를 통하여 버너로 가해진다. 또한 공기는덕트(24)를 통하여 미분기(22)로 공급된다. 미분된 석탄은 덕트(26,28)를 통하여 공기 흐름에 의해 버너로 이송된다. 각각의 개별 버너로 유도되는 연료 덕트 및 분리 공기가 분리값 및 제어와 함께 존재하는데(도시안됨), 결국 각각의 버너는 독립적으로 제어된다. 상기 로내에서 상향으로 소용돌이치는 연소 가스들은, 수평 패스(pass)(32)를 통하여 로로부터 유출되어 후방 가스 패스(34)로 유입되기 전에, 4개의 로벽들에 정렬되어 있는 튜브(30)를 통하여 통과하는 유체로 열을 공급한다. 상기 로 및 후방 패스는 종래 기술에서와 같이 증기발생 및 과열용의 다른 열 고환기면(도시안됨)을 포함한다.

상기 연료 및 공기를 로속으로 유입시키는 방법이 이제 더욱 상세히 서술될 것이다 . 미분된 석탄은 미분기(22)로부터 공기 흐름에 의해 각각의 버너로 이송된다.

상기 석탄을 이송하는 이러한 공기는 1차 공기로서 참조 된다. 제2도에 상세히 도시된 바와같이, 2차 공기로 지정된 더욱 많은 공기는 연료-통과 노즐인 2차 공기 노즐(36)의 상·하로 직접 유입된다. 이러한 노즐은 석탄을 통하여 노즐(38)과 함께 경사 작동가능하며, 1차 공기가 유입된다 이러한 공기는 초기 점화및 안정화된 연소 상태를 유지시키는데 필요하다. 상기 1차 및 2차 공기는 완전한 석탄 연소를 위해서 전체공기의 대략 20 내지 30퍼센트를 포함한다.

제2도에는 3차 공기 혹은 보조 노즐(40)이 각각의 2차 공기 노즐(36) 상·하에 위치되어 있다. 완전한연소 혹은 정규 조성 상태에 필요한 상기 공기의 나머지는 상기 보조 노즐(40)을 통하여 유입된다. 상기 정규 조성 공기의 대략 70 내지 80퍼센트는 보조 노즐(40)을 통하여 유입된다.

제3도 및 제4도를 참조하면, 상기 석탄 및 1차 공기, 2차 공기 및 보조 공기가 상기 로속으로 접선으로유입되는 방식이 도시되어 있다. 제3도에 도시된 바와같이, 상기 2차 공기와 함께 석탄 및 1차 공기는 상기 로의 중앙부내의 연소볼(42)의 제1가상원에 접선으로 로속으로 유입된다. 제4도를 참조하면, 상기 보조 공기가, 상기 연소볼(42) 상·하의 위치에서, 연소볼(44)의 제2가상원에 접선으로 로속으로 유입된다. 상기 보조 공기는 상기 1차 공기 및 연료의 회전방향인 제1방향에 대향으로 혹은 역전방향으로 제 2 방향으로 회전하면서 로속으로 유입된다. 이 결과, 상기 통상적인 접선 연소로어서 얻을 수 있는 혼합 및 연소 효율보다 더욱 양호한 (혼합 및)연소 효율을 얻는다. 이것은 상기 로내에서 과거에 요구되던 것보다 적은 과잉 공기의 사용을 허용한다. 상기 로내에서 상승되는 최종적인 연소볼은 상기 보조 공기와 동일한 방향인 제2방향으로 회전하는데, 그 이유는 이러한 방향으로 유입되는 양이 상대 대향방향으로 유입되는 양보다 몇배의 양이기 때문이다. 상기 보조 공기의 속도는 상기 1차 및 2차 공기의 속도와 비슷하다. 상기 보조 공기가 연소볼(42)의 제1가상원보다 더 큰 상기 연소볼(44)의 제2가상원에 접선으로 유입된다는 사실과 결합된 상술된 특징은 상기 로벽에 인접된 공기의 블랭킷을 유지하며, 그러므로서 이러한 벽들상의 슬러지 형성을 최소화시킨다.

다시 제1도를 참조하면, 모든 과잉 공기는 이것의 상부 로속으로 유입된다. 이러한 과잉 혹은 과연소 공기는 노즐을 통하여 유입되는데, 이것은, 상기 상승 연소볼의 방향과 대향방향으로 즉, 상기 원 즉, 보조공기의 유입 방향과 대향 방향으로 제3가상원에 접선으로 향한다. 과잉 공기의 량이 상대적으로 적기 때문에(5-20%), 상기 로를 떠나는 흐름은 상기 보조 공기 유입의 회전 방향으로 약간 회전 혹은 소용돌이칠것이다. 이것은 로를 떠나는 가스의 온도를 약간 불균형화 시킬 것이다. 상기 제안되어 수정된 로의 통계상의 데이타가 이제 얻어질 것이다. 상기 1차 공기 및 연료는 로의 수직 중심선으로부터 방사 라인에 6도의 각도로서 상기 유니트속으로 유입된다. 상기 보조 공기는 로의 동일한 수직 중심 라인에 대향 방향으로 5내지 15도의 각도로서 유입된다. 이러한 방법에서, 상기 연료 및 공기는 상기 로내에서 대향 방향으로 소용돌이로 유입된다. 그러나, 상기한 바와같이, 상기 보조 공기의 더욱 큰 용량 및 속도때문에, 상기 유니트내의 궁극적인 전체 소용돌이는 상기 보조 공기가 유입 방향으로 일어날 것이다. 6개의 버너 고도 즉, 각 코너내에 6개씩 전체 24개의 버너가 설치 가능하다. 이들은 상기 로 바닥내의 개구위의 약 1524cm(50ft) 위치에서부터 914.4cm(30ft) 높이에 걸쳐서 분포 가능하다. 상기 로의 상단벽은 상기 상부 버너 높이 위의대략 3048cm(100ft)이고, 또한 과잉 혹은 과연소 공기는 상기 상단 버너 높이 위의 대략 l828.8cm(60ft)의 높이에서 유입된다.

Claims (5)

1. 다수의 제1레벨의 각각에서 배출되는 미분탄과 1차 공기가 상기 로(10)의 중심에 각각 위치된 다수의 제1가상원중의 대응 가상원에 접선 방향인 제1방향으로 향하므로써, 상기 로(10)내에서 이동되는 동안에 상기 제1방향으로 회전되는 연소볼(42)이 상기 로(10)내에서 형성되도록, 상기 다수의 제1레벨의 각각에서 노즐(38)을 통해 상기 로(10)내로 상기 미분탄과 상기 1차 공기를 배출시키는 공정과, 상기 다수의 제1레벨의 각각에서 배출되는 2차 공기가 상기 로(10)의 중심에 각각 위치된 상기 다수의 제1가상원중의 대응가상원 각각에 접선방향인 상기 제1방향으로 향하도록 상기 다수의 제1레벨의 각각에서 노즐(36)을 통해 상기 로(10)내로 상기 2차 공기를 배출시키는 공정과, 상기 다수의 제1레벨의 각각의 대응 레벨의 바로 위에 각각 위치된 다수의 제2레벨의 각각에서 노즐(40)을 동해 상기 로(10)내로 보조 공기를 배출시키는 공정을 포함하며, 석탄의 완전 연소에 요구되는 과잉 공기가 최소로 유지되고, 또한, 상부로 벽에 충격을 가하는 연소 또는 비연소 석탄의 양이 감소되어 로(10)내의 슬러지 형성 및 오염을 감소시키도록, 석탄 및 보조 공기의 보다 양호한 혼합을 얻기 위한 접선 연소 미분탄 로 작동 방법에 있어서, 상기 다수의 제2레벨각각에서 배출되는 상기 보조 공기는 상기 다수의 제1레벨 각각에서 배출되는 상기 미분탄, 상기 1차 공기및 상기 2차 공기와는 달리, 상기 로(10)의 중심에 각각 위치된 다수의 제2가상원중의 대응 가상원에 접선방향인 상기 제 1방향에 대향되는 제 2 방향으로 향하므로써, 상기 로(10)내에서 상향 이동되는 동안에 상기제2방향으로 회전되는 연소볼(44)이 상기 로(10)내에 형성되도록, 상기 보조 공기는 상기 1차 공기 양의 2배 이상의 양으로 상기 노즐(40)을 통해 상기 로(10)내로 배출되고, 상기 토(10)내에 형성된 상기 각각의 연소볼(44)은 상기 로(10)를 이탈할 때에, 보다 큰 양을 가진 상기 보조 공기에 의한 영향으로 상기 제2방향으로 회전되는 것을 특징으로 하는 접선 연소 미분탄로 작동 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 다수의 제 2 가상원 각각의 직경은 상기 다수의 제1가상원 각각의 직경보다 커서, 상기 보조 공기로 구성되는 공기의 보호 블랭킷을 상기 로(10)의 내부 벽에 인접하여 제공하는 것을 특징으로 하는 접선 연소 미분탄로 작동 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 과연소 공기는 상기 미분탄, 상기 1차 공기 및 상기 2차 공기와 마찬가지로 상기 로(10)의 중심에 위치된 제3가상원에 접선방향인 상기 제1방향으로 향하도록, 상기 다수의 제1레벨과 상기 다수의 제2레벨의 어느 레벨과도 현저히 이격된 제3레벨에서 상기 로(10)내로 배출되는 것을 특징으로 하는 접선 연소 미분탄로 작동 방법.
4. 다수의 제1레벨의 각각에서 배출되는 미분탄과 1차 공기가 상기 로(10)의 중심에 각각 위치된 다수의 제1가상원중의 대응 가상원에 접선 방향인 제1방향으로 향하므로써 상기 로(10)내에서 이동되는 동안에 상기 제1방향으로 회전되는 연소볼(42)이 상기 로(10)내에서 헝성되도록, 상기 다수의 제1레벨의 각각에서 노즐(38)을 통해 상기 로(10)내로 상기 미분탄과 상기 1차 공기를 배출시키는 공정과, 상기 다수의 제1레벨의 각각의 대응레벨의 바로 위에 각각 위치된 다수의 제2레벨의 각각에서 노즐(40)을 통해 상기 로(10)내로 보조 공기를 배출시키는 공정과, 과연소 공기가 상기 미분탄 및 상기 1차 공기와 마찬가지로 상기로(10)의 중심에 위치된 제3가상원에 접선방향인 상기 제1방향으로 향하도록, 상기 다수의 제1레벨과 상기 다수의 제2레벨의 어느 레벨과도 현저히 이격된 제3레벨에서 상기 로(10)내로 상기 과연소 공기를 배출시키는 공정을 포함하며, 석탄의 완전 연소에 요구되는 과잉 공기가 최소로 유지되고, 또한, 상부 로 벽에 충격을 가하는 연소 또는 비연소 석탄의 양이 감소되어 로(10)내의 슬러지 형성 및 오염을 감소시키도록, 석탄 및 보조 공기의 보다 양호한 혼합을 얻기 위한 접선 연소 미분탄 로 작동 방법에 있어서, 상기 다수의 제2레벨 각각에서 배출되는 상기 보조 공기는 상기 다수의 제1레벨 각각에서 배출되는 상기 미분탄 및 상기 1차 공기와는 달리, 상기 로(10)의 중심에 각각 위치된 다수의 제2가상원중의 대응 가상원에 접선방향인 상기 제 1방향에 대향되는 제 2 방향으로 향하므로써, 상기 로(10)내에서 상향 이동되는 동안에 상기 제2방향으로 회전되는 연소볼(44)이 상기 로(10)내에 형성되도록, 상기 보조 공기는 상기 1차 공기 양의 2배 이상의 양으로 상기 노즐(40)을 통해 상기 로(10)내로 배출되고, 상기 로(10)내에 형성된 상기 각각의 연소볼(44)은 상기 로(10)를 이탈할 때에, 보다 큰 양을 가진 상기 보조 공기에 의한 영향으로 상기 제2방향으로 회전되는 것을 특징으로 하는 접선 연소 미분탄로 작동 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 다수의 제2가상원 각각의 직경은 상기 다수의 제1가상원 각각의 직경보다 커서, 상기 보조 공기로 구성되는 공기의 보호 블랭킷을 상기 로(10)의 내부벽에 인접하여 제공하는 것을 특징으로 하는 접선 연소 미분탄 로 작동 방법.

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