KR920001094B1 - 유동상 연소방법 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

유동상 연소방법
제1도는 본 발명의 일실시예의 유동상 연소방법의 설명도.
제2도는 1차 공기에 의한 공기비와 NOx 발생량과의 관계를 표시한 그래프.
제3도는 2차 공기투입 후의 공기비와, NOx 발생량 및 프리이보오드 온도와의 관계를 표시한 그래프.
제4도는 리사이클비와 NOx 발생량 및 연료효율과의 관계를 표시한 그래프.
제5도는 유동상 온도와, NOx 발생량과의 관계를 표시한 그래프.
제6도는 종래의 유동상 연소방법의 설명도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 유동상 2 : 1차공기공급구
3 : 연료투입구 4 : 전열관
5a : 하부프리이보오드 5b : 상부프리이보오드
6 : 대류전열부 7 : 2차공기공급구
8 : 사이클론 9 : 호퍼
10 : 미연소회공급기 11 : 순환관로
12 : 회배출구 13 : 사이클론출구
14 : 3차공기공급구
본 발명은 NOx의 발생량이 적고, 또한 연소효율이 큰 유동상(流動床) 연소방법에 관한 것이다.
종래 기술을 제6도에 의해 설명한다. 제6도에 있어서, 모래, 석회석 등의 유동재를 가진 유동상(1)의 저부에 개구한 1차공기공급구로부터 1차공기를 투입하여 유동재를 유동화(流動化)하고, 이것에 석탄 등의 고형연료를 연료투입구(3)으로부터 투입하여 연소시킨다. 유동상(1)의 온도는, 유동상(1) 내에 설치되어 있는 전열관(4) 내에 물 또는 증기를 흐르게 하므로서 제어하고, 또, 프리이보오드(5)에는 대류전열부(6)가 설치되고 이것에 물 또는 증기를 흐르게해서 배기가스가 보유하고 있는 열에너지를 회수한다. 또한, NOx 발생량 억제와 CO의 배출을 억제하기 위하여, 2차공기투입구(7)로부터 2차공기가 투입된다. 통상, 유동상(1)은 CO의 발생을 억제하기 위하여, 1차공기에 의한 이론공기량에 대한 공기비가 1.0 정도에서 운전되는데, 그 이유는 유동상 연소가 800~900℃의 비교적 저온에서 행하여지기 때문에, 프리이보오드(5)의 온도는 500~700℃로 저온으로 되며, 만약 고형연료를 유동상(1)에서 1.0 이하의 저공기비로 연소시켰을 경우에는, 발생한 CO가 2차공기에 의해서도 완전연소하지 않으므로 CO가 배출한다고 하는 좋지 못한 상태가 발생하기 때문이다. 그 때문에 실제의 운전조건에서는 유동상(1)에서의 1차공기에 의한 이론공기량에 대한 공기비를 1.0 정도까지 자하시키는 것이 한계이므로 유동상이 환원분위기로 되지 않고, 그 결과 NOx의 발생량이 많아진다(150~250ppm(O26% 환산)).
또한, 유동상으로부터 비산한 미연소회는 사이클론(8) 등으로 포집되어 호퍼(9)에 저장된다. 연소효율향상을 위하여 포집된 미연소회의 일부가 0.1~0.5kg/kg 석회의 리사이클비로 미연소회공급기(10)과, 순환관로(11)에 의해 유동상(1)으로 순환되나, 다른 회는 회배출구(12)로부터 시스템 밖으로 배출된다.
사이클론(8)에 의해서 미연소분을 분리하고 연소배기가스는 사이클론출구(13)으로부터 시스템 밖으로 배출된다.
이와같은 종래의 유동상에서의 연소방법에 있어서는 하기의 성능이 일반적이다.
① NOx 발생량이 150~250pp, (O26% 환산)
② 연소효율이 90~95%
상기한 종래의 유동상 연소방법에서는 다음과 같은 문제점이 있다.
① NOx 발생량이 150~250ppm´(O26% 환산)로 크고,
② 연소효율이 90~95%로 작다
본 발명은 이와 같은 현상에 비추어서 이루어진 것으로서, NOx의 발생량이 적고, 연소효율이 큰 유동상의 연소방법을 제안하는 것을 목적으로 한 것이다.
본 발명은, 석탄, 오일코우크스, 오일셀 등의 고형연료를 유동상에 의해 연소하는 방법에 있어서,
① 상기 유동상에 개구한 1차공기공급구로부터 상기 유동상내의 이론공기량에 대한 공기비가 약 0.6~0.8이 되도록 1차공기를 공급하는 공정과, ② 상기 유동상의 하류의 프리이보오드에 개구한 2차공기공급구로부터 2차공기투입후의 이론공기량에 대한 공기비가 약 0.8~1.0이 되도록 2차공기를 공급하는 공정과, ③ 상기 프리이보오드의 상기 2차공기공급구의 하류에 개구한 3차공기공급구로 부터 3차공기투입후의 이론공기량에 대한 공기비가 약 1.0 이상이 되도록 3차공기를 공급하는 공정과, ④ 상기 유동상으로부터 비산하는 미연소회를 상기 유동상내에 재순환시키는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유동상 연소방법을 제안하는 것이다.
유동성 연소로의 프리이보오드에 종래의 2차공기공급구 외에 3차공기공급구를 형성하고, 유동상 내의 1차공기에 의한 이론공기량에 대한 공기비를 약 0.6~0.8로 하므로서, 유동상내를 공기부족의 환원연소 상태로 해서 NOx의 발생을 억제한다.
유동상에서 발생한 미연소가스는, 유동상의 하류이고, 프리이보오드에 개구한 2차공기공급구로부터의 2차공기의 투입에 의해 일부 연소해서 900~1100℃가 된다. 2차공기의 투입후도 이론공기량에 대한 공기비는 약 0.80~1.0으로 환원 분위기이며, 또한, 900℃ 이상의 고온이기 때문에, 이 영역에서는 NOx의 환원, NH2, HCN의 분해반응이 발생하고, 그후 프리이보오드의 2차공기공급구의 하류에 개구한 3차공기공급구로부터의 3차공기의 투입에 의해, 미연소 CO가 연소해서 연소가 완결된다.
유동상으로부터 비산한 미연소회의 재순환은, 연소효율을 향상시킬 뿐만 아니라, 유동상내에 미연소카아본을 투입하므로서, 유동상내를 보다 한층 강한 환원분위기로하여 NOx 저감에 효과가 있다.
유동상내 온도는 저온일수록 유동상에서 발생하는 NOx량을 억제할 수 있으므로 NOx 발생량의 억제의 점에서는 저온일수록 바람직하다.
이하 첨부도면에 의거하여 본 발명의 일실시예인 유동상의 연소방법에 대해서 설명한다.
제1도에 있어서, 제6도와 동일부호의 부분은 제1도와 동일한 기능을 가진 부분을 표시한다. 제1도에 있어서, 유동재(모래, 석회석등)을 가진 유동상(1)의 저부의 1차공기공급구(2)로부터 1차공기를 투입하여 유동재를 유동화하고, 이것에 석탄등의 고형연료를 연료투입구(3)으로부터 투입하고, 1차공기의 투입량은 유동상(1) 내의 이론공기량에 대한 공기비가 약 0.6~0.8이 되도록 도시하지 않는 제어장치에 의해 조정한다.
유동상(1) 내의 온도는 유동상(1) 내에 설치된 전열관(4)에의 유체공급량의 조정에 의해 800~1000℃로 유지된다.
유동상(1)은 이론공기량에 대한 공기비가 약 0.6~0.8의 환원분위기 때문에, 미연소가스가 발생하나, 이 미연소가스의 일부가 유동상(1) 하류의 하부프라이보오드(5a) 근처에 개구한 2차공기공급구(7)로부터 투입된 2차공기에 의해 연소되므로 하부프리이보오드(5a)의 온도는 900~1100℃ 정도가 된다. 또한 2차공기공급구(7)로부터 투입되는 공기량에 의해 이 부분의 이론공기량에 대한 공기비는 약 0.8~1.0으로 조정된다.
또, 잔류한 미연소가스(주로료 CO)의 연소를 위하여 유동상(1) 하류의 상부 크리이보오드(5b) 근처에 개구한 3차공기공급구(14)로부터 3차공기가 투입되어 상부프리이보오드(5b)에서 연소는 완료된다.
또한, 3차공기의 공급량조정에 의해 3차공기투입 후의 이론공기량에 대한 공기비는 약 1.0 이상으로 조정한다.
연소배기가스는, 대류전열부(6)에 의해 냉각되어 사이클론(8)에 의해서 미연소화와 분리된 뒤 사이클론출구(13)로부터 대기중으로 방출되며, 사이클론(8)에서 분리된 미연소회는, 호퍼(9)에 저장된 뒤, 사이클비 1 이상으로 미연소회공급기(10)과 순환관로(11)에 의해 유동상(1)으로 되돌려진다. 또 시스템내에 투입되는 석회중의 회량분에 상당하는 회가 호퍼(9)의 회배출구(112)로부터 시스템 밖으로 배출된다.
또한, 제2도에 1차공기에 의한 이론공기량에 대한 공기비와, NOx 발생량과의 관계를 표시한 그래프를 도시한다. 제2도에 도시된 그래프로부터 명백한 바와같이 1차공기에 의한 이론공기량에 대한 공기비를 작게 해감에 따라 NOx 발생량이 저하되어 가고, 공기비가 0.6~0.8의 범위에서 가장 낮은 값으로 된다. 1차공기에 의한 공기비를 더욱 작게 하면, 미연소가스가 증가하고, 프리이보오드에서의 미연소가스의 연소비율이 증가돼 오기 때문에, NOx 발생량이 증가하게 된다. 이들 이유에 의해, 유동상(1)에서의 1차공기에 의한 이론공기량에 대한 공기비를 약 0.6~0.8로 조정한다.
제3도에 1차공기비를 0.7로 하였을 경우의 2차공기투입 후의 이론공기량에 대한 공기비와 NOx 발생량, 및 프리이보오드 온도와의 관계를 표시한 그래프를 도시한다.
제3도에 도시한 그래프로부터 명백한 바와 같이 2차공기투입 후의 공기비를 0.8~1.0으로 조정하므로서 환원분위기에 있는 프리이보오드 온도가 상승하여 NOx 발생량이 저하된다.
또, 제4도에 미연소회의 리사이클비와 NOx 발생량 및 연소효율과의 관계를 표시한 그래프를 도시한다. 제4도의 그래프에서 명백한 바와같이 리사이클비를 증가시키므로서 NOx 발생량이 저하되고, 연소효율이. 증가한다. 또한, 리사이클비 1이상에서 그 효과가 거의 포화되기 때문에 리사이클비를 1 이상으로 하는 것이 바람직하다.
또, 제5도에 유동상내 온도와 NOx 발생량과의 관계를 표시한 그래프를 도시한다. 제5도의 그래프에서 명백한 바와같이 유동상온도의 저하에 의해 NOx 발생량이 저하된다. 그러나, 유동상온도가 지나치게 저하되면, 연소효율이 저하되기 때문에 유동상 온도는 800~1000℃가 바람직하다.
이상, 상세히 설명한 바와 같이 본 실시예의 방법에 의하면, NOx의 발생량이 종래에 비해 대단히 적어지고, 또 연소효율이 향상된다.
이상 본 발명의 유동상 연소방법에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
① NOx의 발생량이 저하하며, 통상의 석탄으로 1000ppm(O26%) 이하가 된다.
② 연소효율이 향상되어 95~99% 정도가 된다.

Claims (1)

  1. 석탄, 오일코우크스, 오일셀 등의 고형연료를 유동상에 의해 연소하는 방법에 있어서, 상기 유동상(1)에 개구한 1차공기공급구(2)로부터 상기 유동상내의 이론공기량에 대한 공기비가 약 0.6~0.8이 되도록 1차공기를 공급하는 공정과, 상기 유동상(1) 하류의 프리이보오드(5a)에 개구한 2차공기공급구(7)로부터 2차공기투입후의 이론공기량에 대한 공기비가 약 0.8~1.0으로 되게 2차공기를 공급하는 공정과, 상기 프리이보오드(5a)의 상기 2차공기공급구(7)의 하류에 개구한 3차공기공급구(14)로부터 3차공기투입후의 이론공기량에 대한 공기비가 약 1.0 이상이 되도록 3차공기를 공급하는 공정과, 상기 유동상(1)으로부터 비산하는 미연소회를 상기 유동상(1) 내에 재순환시키는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유동상 연소방법.
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