KR950013959B1 - 유동층장치 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제 1 도는 본 발명에 의한 유동층장치의 일 실시예를 나타낸 유동층 연소장치의 개략 구성도.
제 2 도는 종래 기술에 의한 유동층장치의 유동층 연소장치의 개략 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 노(furnace) 2 : 사이클론 집진기
3 : 열풍로 4, 5, 7, 10, 7 : 바람통(Wind Box)
6 : 전열관 6a, 11a : 유동층
7 : 재연소실의 노 : 재연소실용 사이클론 집진기
9 : 열풍로 11 : 기동셀
14 : 배기가스 덕트
본 발명은 석탄, 석탄연소재, 석회석, 시멘트 클링커, 또는 모래 등의 유동매체를 유동화시켜, 연소, 가스화 또는 건조시키는 유동층장치에 관한 것이다.
종래의 유동층장치는 운전 조건이 다른 복수의 유동층 셀을 칸막이판을 설치하므로써 분할 형성하고 있었다. 통상적으로 이 장치내는 500-1,000℃ 정도의 온도이고, 이 온도에 견디기 위하여 칸막이판은 복잡하고, 고가의 것이었다. 또 칸막이 판을 설치하는 것은 여러 가지의 운전조건에 대응할 수가 없었다. 다시 말하면 범용성이 없는 장치였다.
또, 예를 들면, 석탄 또는 석탄연소재 등을 연소시키는 유동층 연소장치에 있어서는, 다음과 같은 이유로 유동층 온도를 800-1,000℃로 유지하여 석탄 등의 연료를 연소시키는 것이 일반적으로 행해지고 있다.
(1) 연료를 1,000℃ 이상의 고온에서 연소시키던 연소용 공기에 포함되어 있는 질소와 산소가 결합하여 질소 산화물(NOX)이 생성되고, 이것이 연소배기가스중에 고온으로 함유되면, 환경 오염이라는 공해 문제를 유발하게 된다.
(2) 유황 성분을 많이 함유한 연료를 연소시키는 경우, 유동매체에 석회석 분말을 혼합시켜, 연소에 의하여 생성되는 유황 산화물(SOX)을 제거시키도록 하고 있으나, 이 탈황반응을 효과적으로 행하기 위해서는 유동층의 온도를 850-1,000℃로 유지할 필요가 있다.
한편, 유동층에서 석탄 입자나 EP재(전기 집진기에 의하여 수집된 재)등을 연소시키는 경우, 입자 직경이 작은 연료는 유동화 공기 등의 가스에 의하여 유동층으로부터 그 상부 공탑부에 비산되어, 충분히 연소되지 않은 채로 연소배기 가스에 의하여 연도로 운반된다. 또, 비교적 큰 입자의 연료도 유동층 중에서의 연소에 의하여 작은 입자로 분쇄되나, 800-1,000℃의 비교적 낮은 유동층 온도에서는 그 입자 중심부까지 완전히 연소되지 않고 공탑부를 거쳐 연소배기 가스에 의하여 연도에 운반된다.
따라서, 유동층 연소장치로부터의 연소배기 가스에는 미연소의 연료 성분이 많은 재가 포함되게 된다. 사이클론식 집진기에서 회분을 분리하고, 이것울 1,100℃ 정도의 고온으로 유지한 유동층식 재연소 노에 투입하여 미연소연료를 완전히 연소시켜, 플라이 애시로 이용될 수 있는 형태의 회로 전환하는 것이 행해지고 있다.
제 2 도는 이상과 같은 미연소연료성분을 재연소시키기 위한 종래의 장치의 일례를 나타낸다. 이 장치는, 주 연소실의 노(1)와, 주 연소실용의 고형회분의 포집하기 위한 사이클론 집진기(2)와, 주 연소실의 기동시에 기동용 바람통(4)에 고온의 연소가스를 공급하여 바람통의 상부에 있는 유동매체를 가열하기 위한 열풍로(3)와, 주 연소실용 바람통(5)과, 주 연소실의 유동층(6a)내에 설치된 전열관(6)과, 주 연소실로부터 배출되어 사이클론 집진기(2)에서 포집된 미연소연료를 포함하는 고형회분을 재연소시키기 위한 재연소실 노(7)와 재연소실용 사이클론 집진기(18)와, 재연소실의 기동시에 사용하는 상기 열풍로와 동일한 기능을 갖는 열풍로(9)와, 재연소실용의 바람통으로서, 유동층(11a)중의 유동매체를 유동화시키면서 층내에 공급된 미연소의 고형회분을 완전연소시키기 위한 연소용 공기를 공급하는 바람통(10)과, 사이클론 집진기(2)에서 포집된 미연소의 고형회분을 공급하는 회공급노즐(13)을 거쳐 유동층(11a)중에 공급하는 회반송관(12)과, 배출가스를 대기중에 배출하는 배기가스덕트(14)로 구성되어 있다.
이와 같이, 유동층 연소장치체서 석탄 등을 연료로 사용하는 경우, 미연소 회분을 회수하여 재연소시키키 위한 재연소용 유동층 연소장치가 필요하게 되어 비용이 고가가되게 된다.
본 발명의 목적은 운전조건에 따라 유동층장치내에 형성되는 복수의 셀의 크기 또는 그 개수를 변경할 수 있는 범용성이 있는 유동장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 운전 조건에 따라 노의 주 셀 및 기동용 셀의 크기 및 개수를 변경할 수 있는 범용성이 있는 유동층 연소장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 재연소용의 유동층 연소장치가 필요없이 미연소 회분을 완전히 소각할 수 있는, 석탄 등을 연료로 하는 유동층 연소장치를 제공하는데 있다.
본 발명에 의한 유동층 장치는 유동층을 형성하는 적어도 3개의 셀을 가지며, 중간에 위치하는 셀이 운전 조건에 따라 비유동층셀이 되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의하 유동층 연소장치는, 주 연소셀과, 기동셀과, 상기 주 연소셀과 상기 기동셀과의 사이에 위치되어 운전조건에 따라 주 연소셀 또는 기동셀로 변경가능한 복수의 칸막이셀과, 유동층연소부로부터 배출된 연소배기가스로부터 미연소연료를 포함하는 고형회분을 포집하는 집진기와, 상기 고형회분을 재연소시키기 위하여 상기 집진기와 상기 기동셀에 접속된 회반송관을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 유동층 연소장치를 일례로 들어 설명한다. 참조번호 1은 노를 나타낸다. 노(1)의 저부에는 유동층을 형성하는 3개의 셀이 설치되어 있다. 즉, 연소장치를 기동하기 위한 기동셀(11)과, 석탄 등의 연료를 연소시키는 주 연소셀(6a)과, 주 연소셀(6a)과 기동셀(11)과의 사이에 위치한 칸막이 셀(16)이 설치되어 있다. 각 셀의 하부에는 셀 중의 연료 등의 유동매체를 유동시키기 위하여 각 셀에 가스, 이 경유에는 공기를 보내기 위한 바람통(4, 5, 17)이 설치되어 있다. 이들 바람통은 서로 독립되어 있으며, 각각의 셀과는 다공판으로 형성된 분산판(24)을 개재시켜 연통되어 있다.
각 바람통은 공기덕트(19)를 거쳐 도시하지 않는 송풍기에 접속되어 있으며, 각각의 공기 덕트에는 바람통에 송풍량을 조절하는 공기 댐퍼(20, 21, 22)가 설치되어 있다.
기동셀용 바람통(4)에는 연소장치를 기동시킬 때에, 고온의 공기를 보내기 위한 열풍로(3)가 접속되어 있다. 유동충중에는 열을 취출하기 위한 전열관(6) (증발기 또는 과열기)이 설치되어 있고, 이 전열관(6)은 기동시에 열풍로(3)의 연료를 절약하기 위하여 기동셀 중에는 적게 배치되어 있다.
노 후방의 배기가스 연도중에는 과열기 및 절탄기 등으로 이루어진 가열기(18)가 설치되어 있다. 이 연도에는 다시 배기가스중의 미연소연료를 포함하는 고형회분을 포집하는 사이클론 집진기(2)가 설치되어 있고, 사이클론 집진기(2)는 회운반관(12)에 의하여 기동셀(11)내에 개구된 회공급노즐(13)에 접속되어 있다. 각 셀의 상방에는 탄공급노즐(15)이 개구되어 있다.
이하 작동을 설명한다. 탄공급노즐(15)로부터 석회를 분산판(24)상에 공급하여, 공기댐퍼(21, 22)를 열어 기동셀(11)과 주 연소셀(6a)에 각각 바람통(4, 5)을 거쳐 공기를 공급하고, 분산판상의 석탄을 유동화시킨다. 기동셀(11)에는 열풍로(3)로부터 가열공기를 동시에 송풍하여, 유동매체(예를들면 석회석)가 일정 온도가 됐을 때에 탄공급노즐(15)로부터의 석탄을 셀(11)내에 공급하여 기동셀(11)을 먼저 작동시키고, 다음에 칸막이 셀(16), 주 연소셀(6a)을 순차적으로 작동시킨다.
그 다음에, 기동셀용 바람통(4)과 주 연소셀용 바람통(5)과의 사이에 위치하는 칸막이셀용 바람통(17)에는 공기 댐퍼(20)을 닫아 공기를 보내지 않는다. 이로 인하여, 칸막이셀(16)중의 유동매체는 유동하지 않고 분산판(24)상에 퇴적된다. 다시 말하면, 노(1) 저부의 유동층이 이 퇴적에 의하여 주 연소용 유동층과 기동용 유동층으로 분할된다. 주 연소셀(6a)로 부터의 미연소연료를 포함하는 배기가스는 연도를 통하여 가열기(18)를 가열하여, 사이클론 집진기(2)에 인도된다. 사이클론 집진기(2)에서는 미연소된 연료를 포함하는 고형회분을 포집하여, 이것을 회배송관(12) 및 회공급노즐(13)을 거쳐 기동셀(4)중에 공급한다.
기동셀(11)은 칸막이셀(16)에 의하여 주 연소실(6a)로부터 분리되어 있기 때문에, 주 연소셀과는 다른 조건, 즉 주 연소셀의 온도보다도 높은 1,100℃에서 운전할 수 있게 된다.
또, 기동셀(4)중에는 상기한 바와 같이 전열관(6)이 적게 배치되어 있으므로 필연적으로 운전온도가 높아진다. 이것은 미연소 연료를 포함하는 고형회분을 연소시키는 데에 아주 적합하다. 그러므로, 고형회분을 재연소시키기 위한 추가의 유동층 연소장치가 불필요하게 된다.
연소성이 좋고, 미연소회분이 나오지 않는 석탄을 연료로 사용할 때는, 사이클론 집진기(2)에서 포집한 회는 그대로 외부로 반출하고, 기동셀(11) 및 칸막이셀(16)을 연소셀로서 사용한다. 이 경우는 기동셀(11) 및 칸막이셀(16)에는 연료로서 석탄을 공급함과 동시에 칸막이용 바람통(17)에는 공기댐퍼(20)을 열어 공기를 공급하여 칸막이셀(16)중의 석탄도 유동화시킨다. 즉, 모든 셀중의 석탄을 유동화시켜 연소시킨다.
미연소의 연료를 포함하는 고형회분이 조금은 나오게 되지만, 항상 기동셀(11)에서 재연소시키는 데에 양이 부족한 석탄 종류의 경우는, 먼저 기동셀(11) 및 칸막이셀(16)을 석탄연소셀로서 운전하고, 그 동안 사이클론 집진기(2)에서 포집된 회는 도시하지 않은 일시 탱크에 저장한다. 그후, 기동셀(11)이 어느 정도 연속운전을 할 수 있을 때까지 포집재가 축적된 시점에서, 기동셀(11)에서의 포집재의 재연소운전을 행한다.
포집재가 없어진 시점에서 다시 기동셀(11)을 석탄연소셀로 사용하고, 포집재가 축적된 시점에서 재연소를 행한다. 이상과 같이 교대 절환 운전에 의하여 모든 석탄종류에 대하여 미연소의 고형 회분을 고온에서 재연소할 수가 있으므로 높은 연소효율로서 운전을 할 수 있게 된다.
본 발명의 다른 실시예로서 칸막이 셀을 복수개 설치하고, 미연소 고형회분이 많을 때는 칸막이셀중 기동셀에 인접하는 칸막이셀을 기동셀로 사용하고, 미연소 고형회분이 적을 때는 기동셀만을 미연소 고형회분의 재연소에 사용하고, 기동셀에 인접하고 있는 칸막이셀은 본래의 칸막이셀로서 사용하고, 기타의 주 연소셀에 인접하고 있는 칸막이셀은 통상의 석탄 연소용 셀로 사용하므로써 미연소 고형회분을 저장하는 일시 탱크를 불필요 또는 작게 할 수가 있게 된다.
즉, 복수의 칸막이 셀을 운전조건에 따라, 기동셀, 연소셀로 사용을 변경하므로써 유동층 연소장치에 범용성을 갖게 할 수가 있게 된다.
또한, 제 1 도에 나타낸 바와 같이, 칸막이셀의 폭이 좁은 경우, 또는 공탑속도를 빠르게 하여 운전하고 있어, 유동매체에서의 칸막이를 충분히 행할 수 없는 때는 칸막이셀의 바람통(17)의 천정부에 있는 분산판(24)으로부터 유동층내에 칸막이판을 세워 확실하게 유동매체가 퇴적되게 할 수 있다.
상기 실시예에서는 각 바람통에 공급되는 공기는 공통의 공기 덕트(19)로부터 공급되고 있으나, 각 바람통을 각각 가스 공급원에 접속하고, 각 셀에 상이한 가스를 공급하여도 된다. 또한 각 셀에 있어서의 공기비 즉, 이론 연소공기량에 대한 실제 공기량의 비를 다르게 할 수도 있다.
상기 실시예는 유동층 연소장치이었으나, 유동매체의 건조, 가스화등을 목적으로 하는 유동층장치이더라도 상관 없다.
Claims (13)
- 유동층을 형성하는 적어도 3개의 셀을 가지고, 중간에 위치하는 셀을 운전조건에 따라 비유동화셀로 하는 것을 특징으로 하는 유동층장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 유동층장치는 연소장치인 것을 특징으로 하는 것을 유동층장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 셀의 유동층은 각각 운전조건이 상이한 유동층인 것을 특징으로 하는 유동층장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 3개의 셀은 각각 독립된 유동화 가스의 분산수단을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 유동층장치.
- 제 4 항에 있어서, 상기 유동화 가스 분산수단은 다공판으로 구성되어 있고, 그 다공판 하부에는 상기 복수의 셀에 대응하여 독립한 유동화 가스실이 설치되어 있는 것을 특징으로하는 유동층장치.
- 제 2 항에 있어서, 상기 연소장치의 연료는 석탄이고, 상기 적어도 3개의 셀의 유동회가스는 공기인 것을 특징으로 하는 유동층장치.
- 제 3 항에 있어서, 상기 유동층장치는 연소장치이고, 상기 복수의 셀 마다에 적어도 두 종류 이상의 상이한 연료를 연소시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 유동층장치.
- 제 3 항에 있어서, 상기 복수의 셀에 공급되는 유동화 가스는 2종 이상의 상이한 가스인 것을 특징으로 하는 유동층장치.
- 제 6 항에 있어서, 상기 복수의 셀은 각각 공기 비를 다르게 하고 있는 것을 특징으로 하는 유동층장치.
- 주 연소셀과, 기동셀과, 상기 주 연소셀과 상기 기동셀과의 사이에 위치되어 운전조건에 따라 주 연소셀 또는 기동셀로 변경가능한 복수의 칸막이셀과, 유동층연소부로부터 배출된 연소배기가스로부터 미연소 연료를 포함하는 고형회분을 포집하는 집진기와, 상기 고형회분을 재연소시키기 위하여 상기 집진기와 상기 기동셀에 접속된 회반송관을 구비하는 것을 특징으로 하는 유동층장치.
- 제10항에 있어서, 상기 칸막이셀에는 유동매체의 퇴적을 보조하는 칸막이판이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 유동층장치.
- 제10항에 있어서, 상기 기동셀에는 전열관이 주 연소셀보다 적게 배치된 것을 특징으로 하는 것을 유동층장치.
- 제10항에 있어서, 상기 칸막이셀은 복수로 연결하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 유동층장치.
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