KR960002798B1

KR960002798B1 - Process for supplying combustion air and the furnace therefor

Info

Publication number: KR960002798B1
Application number: KR1019920014279A
Authority: KR
Inventors: 요셉 에드문트 마틴 요하네스
Original assignee: 마틴 게엠베하 퓌르 움벨트-운트 에너르기에테크닉; 월터 마틴
Priority date: 1992-08-08
Filing date: 1992-08-08
Publication date: 1996-02-26
Also published as: KR940004256A

Abstract

내용 없음.No content.

Description

Combustion air supply method and furnace

제1도는 노의 제1실시예의 개략 단면도.1 is a schematic cross-sectional view of a first embodiment of a furnace.

제2도는 제1도에 대응하는 제2실시예의 개략 단면도.2 is a schematic cross-sectional view of a second embodiment corresponding to FIG.

제3도는 다른 실시예에 따른 노의 단면도.3 is a sectional view of a furnace according to another embodiment.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 투입 호퍼 2 : 공급 슈트1: input hopper 2: supply chute

5 : 노 격자 7,8,9,10,11 : 챔버5: furnace lattice 7,8,9,10,11: chamber

12,25 : 팬 14 : 연소실12,25 fan 14 combustion chamber

20 : 슬래그 배출구 28 : 차단 밸브20: slag outlet 28: shutoff valve

본 발명은, 1차 연소 공기가 연료를 통해 도입되고 2차 연소 공기가 배기 가스의 유동 내로 직접 도입되며, 또한 배기 가스의 일부가 배기 가스 유동으로부터 분리되어 연소 공정으로 귀환하는, 격자 연소(grate firing)중에 연소 공기를 공급하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 방법을 수행하기 위한 노(furnace)에 관한 것이다.The present invention relates to a grate combustion wherein primary combustion air is introduced through the fuel and secondary combustion air is introduced directly into the flow of the exhaust gas, and a portion of the exhaust gas is separated from the exhaust gas flow and returned to the combustion process. A method of supplying combustion air during firing. The invention also relates to a furnace for carrying out this method.

통상적으로, 기계적인 노 격자 시스템에서, 부가되는 필요 연소 공기는, 격자 자체의 구조물을 통해 또는 격자를 구성하는 로드(rod)를 통해 격자 상의 연료 내로 도입되는 일부의 1차 연소 공기와, 노 격자 위의 연소실의 2차 연소 대역 내로 도입되는 2차 연소 공기로 분리된다. 모든 노 격자 시스템에서, 고체 및 기체상태의 연소 잔류물을 완전히 연소시키기 위하여, 연소 공기는 화학량론적 공기량 이상의 공기량으로 공급되는데, 즉 이상적으로 연료의 완전한 산화를 위해 요구되는 것보다 많은 연소 공기가 공급된다. 상기 화학량론적 필요 공기량을 기초로 한 각각의 작동 방법은, 과잉 연소 공기가 밸러스트(ballast)로서 가열되어야 하기 때문에, 연소 격자 시스템 다음에 설치된 폐열 보일러의 효율을 감소시킨다. 종래의 연소 격자 시스템에서, 이러한 화학량론적 비율은 1.4 내지 2.2의 범위이다.Typically, in a mechanical furnace lattice system, the required combustion air added is some furnace combustion air introduced into the fuel on the lattice through the structure of the lattice itself or through rods constituting the lattice. It is separated into secondary combustion air introduced into the secondary combustion zone of the combustion chamber above. In all furnace grid systems, in order to completely burn solid and gaseous combustion residues, the combustion air is supplied with a quantity of air above the stoichiometric amount of air, ie ideally more combustion air than is required for complete oxidation of the fuel. do. Each method of operation based on the stoichiometric required amount of air reduces the efficiency of the waste heat boiler installed after the combustion grating system, since excess combustion air must be heated as a ballast. In conventional combustion grating systems, these stoichiometric ratios range from 1.4 to 2.2.

많은 노 격자 시스템은 연료의 유동 방향으로 복수개의 1차 공기 대역으로 분리된다. 이러한 상이한 대역들로 분리하는 것은 요구되는 바에 따라 그리고 연료의 특정 변환율에 따라 1차 연소 공기를 도입할 수 있게 한다. 그러나, 1차 연소 공기는, 슬래그(slag)를 냉각시키거나 격자 표면의 기계적 기능을 유지하기 위하여, 일반적으로 완전 연소된 연료만이 존재하는 노 격자의 후방 영역으로 종종 도입된다. 이러한 영역 내에서는 화학적 반응에 의한 어떠한 변환도 더 이상 발생되지 않는다. 따라서, 노 격자 위의 연소실의 이러한 영역에서는, 도입된 1차 연소 공기의 조성과 그 조성이 매우 유사하지만 약간 가열된 형태인 가스가 존재하는 대역이 있게 된다.Many furnace grid systems are separated into a plurality of primary air zones in the direction of fuel flow. Separation into these different zones makes it possible to introduce primary combustion air as required and according to the specific conversion rate of the fuel. However, primary combustion air is often introduced into the rear region of the furnace lattice, where only completely burned fuel is present, in order to cool the slag or maintain the mechanical function of the lattice surface. Within this region no conversion by chemical reactions takes place anymore. Thus, in this region of the combustion chamber above the furnace lattice, there is a zone in which the composition of the introduced primary combustion air is very similar in composition but in a slightly heated form.

어떠한 화학적 반응도 더 이상 발생하지 않는 1차 연소 공기의 이러한 부분은 전체 가스 체적을 상당히 증가시킨다. 이러한 것의 직접적인 불리한 단점은, 연소실 다음에 결합된 폐열 보일러 또는 배기 가스를 세정하기 위한 장치와 같은 장치를 비교적 크게 하여야 하고 이에 따라 비용이 많이 든다는 것이다. 이미 언급한 바와 같이, 이러한 노의 효율은 이러한 과잉 공기 밸러스트에 의해 감소된다. 마지막으로, 공기의 이러한 과잉비는 일산화탄소 및 질소 산화물과 같은 많은 양의 유해 물질을 발생시킨다.This part of the primary combustion air, where no chemical reactions occur anymore, significantly increases the overall gas volume. A direct disadvantage of this is that the apparatus, such as a waste heat boiler or a device for cleaning the exhaust gas, which is coupled after the combustion chamber, must be relatively large and therefore expensive. As already mentioned, the efficiency of this furnace is reduced by this excess air ballast. Finally, this excess ratio of air generates a large amount of harmful substances such as carbon monoxide and nitrogen oxides.

본 발명의 목적은, 배기 가스 유량을 조절함으로써 상기에 언급한 과잉 공기로부터 발생하는 불리한 결과를 피할 수 있는 방법 및 이를 수행하기 위한 장치를 마련하기 위한 것이다.It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for performing the same, which can avoid the adverse consequences arising from the abovementioned excess air by adjusting the exhaust gas flow rate.

배기 가스의 산소 함유량을 감소시키기 위해 배기 가스가 시스템으로부터 분리되어 연소 공정으로 다시 한번 귀환되는 것은 이미 공지되어 있으나, 지금까지 배기 가스는 단지 냉각 구역을 통과한 후에만, 즉 폐열 보일러를 통과한 후 또는 가스 세정기를 통과한 후에만 분리된다. 그러나, 이러한 것은, 이러한 장치의 조립체로는 배기 가스의 체적이 감소되지 않아서, 상기에 언급한 경우에서와 마찬가지로 이러한 조립체가 배기 가스의 큰 체적을 처리할 수 있도록 설치되어야 한다는 것을 의미한다.It is already known that the exhaust gas is separated from the system and once again returned to the combustion process in order to reduce the oxygen content of the exhaust gas, but until now the exhaust gas has only passed through the cooling zone, ie after passing through the waste heat boiler. Or only after passing through a gas scrubber. However, this means that the volume of the exhaust gas is not reduced with the assembly of such a device, so that, as in the case mentioned above, such an assembly must be installed to handle a large volume of the exhaust gas.

이와 반대로, 특히 청구의 범위 제1항의 전제부에 기재된 방법으로부터 출발하는 본 발명에 따르면, 배기 가스는 많은 양의 미연소 1차 공기가 있는 영역에서의 슬래그 바로 위에서 분리되어 연소 공기에 재추가되며, 연소 공기의 양은 연소 공기에 혼합될 배기 가스의 양에 따라 감소된다.On the contrary, according to the invention, particularly from the method described in the preamble of claim 1, the exhaust gas is separated directly above the slag in the region with a large amount of unburned primary air and added back to the combustion air. The amount of combustion air is reduced in accordance with the amount of exhaust gas to be mixed with the combustion air.

이러한 이유로, 전체 배기 가스 유량은 후방 연소실에서 분리되어 연소 공기로 귀환되는 비율에 의해 감소될 수 있다. 따라서, 전술한 바와 같이 이렇게 분리되어 귀환된 배기 가스의 조성은 어떠한 화학 반응도 일어나지 않았으므로 새로운 연소 공기의 조성과 유사하기 때문에, 새로운 연소 공기는 분리되어 귀환된 배기 가스량에 대응하는 양만큼 감소될 수 있다. 공지된 방법에서는, 노 격자 위에서 발생한 모든 배기 가스가 함께 혼합되는 지점에서 배기 가스가 회수되어 이러한 배기 가스가 연소에 필요한 산소량을 더 이상 가지고 있지 않게 되므로 새로운 연소 공기의 양을 크게 감소시킬 수 없었다.For this reason, the overall exhaust gas flow rate can be reduced by the rate of separation in the rear combustion chamber and return to combustion air. Thus, as described above, since the composition of the separated and returned exhaust gas is similar to that of the new combustion air since no chemical reaction has occurred, the new combustion air can be separated and reduced by an amount corresponding to the amount of returned exhaust gas. have. In the known method, the exhaust gas is recovered at the point where all the exhaust gases generated on the furnace grid are mixed together, so that the exhaust gas no longer has the amount of oxygen required for combustion, so the amount of fresh combustion air cannot be greatly reduced.

전체 배기 가스의 체적이 감소하므로, 연소실로부터 하류측에 결합되는 조립체는 소형으로 될 수 있고 이에 따라 시설 비용을 상당히 감소시킬 수 있다. 본 발명에 따른 이러한 작동 방법의 다른 장점은 일산화탄소 및 질소 산화물과 같은 유해 물질의 배출이 감소된다는 것이다. 한편, 일산화탄소의 경우에 이러한 효과는 유해 물질을 비교적 많이 함유한 가스 유동체의 보다 강한 2차 연소를 기초로 한다. 질소 산화물의 경우에, 관찰되는 농도의 감소는 배기 가스 내의 산소 함유량의 감소로 설명될 수 있다.Since the volume of the entire exhaust gas is reduced, the assembly coupled downstream from the combustion chamber can be made compact and thus can significantly reduce plant costs. Another advantage of this method of operation according to the invention is that emissions of harmful substances such as carbon monoxide and nitrogen oxides are reduced. On the other hand, in the case of carbon monoxide, this effect is based on stronger secondary combustion of gas fluids containing relatively high amounts of harmful substances. In the case of nitrogen oxides, the observed decrease in concentration can be explained by a decrease in the oxygen content in the exhaust gas.

이러한 방법의 유리한 형태에서, 분리된 배기 가스의 체적량이 후방 1차 공기 대역에 부착된 1차 공기의 체적량과 일치한다면, 성취될 수 있는 이익이 최대로 될 수 있다.In an advantageous form of this method, if the volume of separated exhaust gas coincides with the volume of primary air attached to the rear primary air zone, the benefits that can be achieved can be maximized.

그러나, 분리된 배기 가스의 체적량이 후방 1차 공기 대역에서의 노 격자 내로 도입된 1차 공기의 체적보다 크거나 또는 작은 것이 유리할 수 있다.However, it may be advantageous for the volume of separated exhaust gas to be larger or smaller than the volume of primary air introduced into the furnace grid in the rear primary air zone.

분리된 배기 가스의 양은 1차 연소 공기 내로 또는 2차 연소 공기 내로 혼합될 수 있다. 가정 쒼膀기를 소각할 때, 만일 분리된 가스가 궁극적으로 2차 연소 공기로서 사용된다면, 격자의 후방 영역에 부가되고나서 분리되는 연소 공기 비율은 2차 연소 공기로서 요구되는 양과 정확하게 일치하기 때문에 유리하게 된다.The amount of separated exhaust gas can be mixed into the primary combustion air or into the secondary combustion air. When incineration of domestic waste, if the separated gas is ultimately used as secondary combustion air, the glass is advantageous because the proportion of combustion air that is added to the rear region of the grid and then separated exactly matches the amount required as secondary combustion air. Done.

이러한 방법을 수행하기 위한 노 격자의 유리한 형태는 특허 청구의 범위의 제8항 내지 제13항에 기재되어 있다.Advantageous forms of furnace gratings for carrying out this method are described in claims 8 to 13 of the claims.

본 발명을 첨부 도면에 도시된 실시예를 기초로 하여 이하에서 상세히 설명하기로 한다.The present invention will be described in detail below based on the embodiments shown in the accompanying drawings.

제1도 및 제2도로부터 알 수 있는 바와 같이, 노에는 공급 디스크(feeding disk, 3) 위로 연료를 공급하기 위한 인접 공급 슈트(2)를 구비한 투입 호퍼(hopper, 1)가 합체되며, 디스크(3)상에서는 공급 슈트(2)로부터 연료가 연소되는 노 격자(5) 위로 연료를 이동시키기 위해 충전 램(ram, 4)이 공급 디스크 위에서 전ㆍ후로 이동할 수 있으며, 이와 관련하여 노 격자가 경사져 있든지 수평이든지는 본 발명의 원리와 상관없이 중요하지 않다.As can be seen from FIGS. 1 and 2, the furnace incorporates an input hopper 1 with an adjacent feed chute 2 for supplying fuel over a feeding disk 3, On the disc 3 the filling ram 4 can move back and forth over the feed disc to move the fuel from the feed chute 2 onto the furnace grid 5 where the fuel is combusted. Whether inclined or horizontal, it does not matter regardless of the principles of the present invention.

노 격자(5) 아래에는, 1차 연소 공기를 도입하는데 사용하는 장치(6)가 있으며, 상기 장치(6)는 1차 연소 공기가 팬(12)에 의해 라인(13)을 통하여 공급되는 복수개의 챔버(7 내지 11)를 포함할 수 있다. 챔버(7 내지 11)의 배열 때문에, 노 격자는 복수개의 격자 하부 송풍 대역으로 분리되어, 1차 연소 공기가 노 격자의 요건에 따라 다양하게 조정될 수 있게 한다. 노 격자(5) 위에는, 전방 구역에서 배기 가스 연도를 구성하는 연소실(14)이 있으며, 예컨대 폐열 보일러 및 가스 세정기가 배기 가스 연도에 인접될 수 있다. 연소실의 후방 구역에 있어서, 특히 제2도에서 잘 알 수 있듯이 연소실(14)은 지붕(16), 후방벽(17) 및 측벽(18)에 의해 형성된다.Under the furnace grid 5 there is a device 6 which is used to introduce primary combustion air, which device 6 is provided with a plurality of primary combustion air supplied by the fan 12 through the line 13. Two chambers 7 to 11. Because of the arrangement of the chambers 7 to 11, the furnace grating is separated into a plurality of grating bottom blowing zones, allowing the primary combustion air to be varied in accordance with the requirements of the furnace grating. Above the furnace grid 5 is a combustion chamber 14 which constitutes the exhaust gas flue in the front zone, for example a waste heat boiler and a gas scrubber can be adjacent to the exhaust gas flue. In the rear zone of the combustion chamber, the combustion chamber 14 is formed by a roof 16, a rear wall 17 and a side wall 18, as can be seen in particular in FIG. 2.

연료(19)의 연소는 노 격자(5)의 전방 부분에서 발생하며, 배기 가스 연도(15)는 노 격자(5)의 전방 부분위에 위치된다. 이러한 영역에서, 대부분의 연소 공기는 챔버(7,8,9)를 통해 전달된다. 노 격자(5)의 후방부분에는, 완전 연소된 연료, 즉 슬래그만이 있으며, 특히 이러한 영역에서 1차 연소 공기는 단지 이러한 슬래그를 냉각시키기 위해 그리고 격자를 작동 상태로 유지하도록 격자를 냉각시키기 위해서만 챔버(10,11)를 통해 공급된다. 그리고 나서, 연소된 연료는 노 격자(5)의 단부에서 슬래그 배출구(20)로 떨어진다. 배기 가스 연도(15)의 하부 영역에는, 배기 가스중 연소 가능한 부분의 강한 2차 연소를 일으키도록 2차 연소공기를 상승하는 배기 가스에 공급하는 노즐(21,22)이 있다.Combustion of the fuel 19 takes place in the front part of the furnace grid 5, and exhaust gas flue 15 is located above the front part of the furnace grid 5. In this region, most of the combustion air is delivered through the chambers 7, 8, 9. In the rear part of the furnace grid 5 there is only completely burned fuel, i.e. slag, in particular in this area the primary combustion air only to cool the slag to cool this slag and to keep the grid in operation. It is supplied through the chambers 10 and 11. The burned fuel then falls to the slag outlet 20 at the end of the furnace grid 5. In the lower region of the exhaust gas flue 15, there are nozzles 21 and 22 for supplying the secondary combustion air to the exhaust gas so as to cause strong secondary combustion of the combustible portion of the exhaust gas.

도시된 실시예에서, 지붕(16), 후방벽(17) 및 측벽(18)에 의해 형성된 연소실의 후방 부분에서 배기 가스가 분리된다. 이를 위해서, 제1도에 도시된 실시예에서는, 지붕(16)에 배기 가스 개구(23)가 있어, 배기 가스가 팬(25)에 의해 배기 라인(24)을 통하여 분리될 수 있게 하며, 배기 라인(24)은 팬(25)의 흡입측에 연결된다. 라인(26)은 팬의 압력측에 연결되며, 이러한 것은 1차 연소 공기를 챔버(7 내지 11)에 공급하는 라인(13) 내로, 이미 분리된 배기 가스를 밀어 낸다. 이때, 각각의 라인(13,26)에는 가스 체적 유량의 결정을 위해(도시되지 않은) 탐침(probe)이 설치된다. 도시되지 않은 제어 유니트는 상기 탐침으로부터의 신호를 해석하며, 라인(26) 내의 체적 유량에 대한 라인(13) 내의 체적 유량의 비율을 계산하여 상기 비율을 설정치와 비교한다. 그리고 나서, 제어 유니트는 설정치에 대응하는 체적 유량 비율을 얻게 하여 분리된 배기가스가 라인(26)으로부터 라인(13) 내로 안정되게 토출될 수 있도록 2개의 팬(12,25)의 속도 및/또는 용량을 조정한다.In the embodiment shown, the exhaust gas is separated in the rear portion of the combustion chamber formed by the roof 16, the rear wall 17 and the side wall 18. To this end, in the embodiment shown in FIG. 1, there is an exhaust gas opening 23 in the roof 16, which allows the exhaust gas to be separated through the exhaust line 24 by the fan 25, and the exhaust gas is exhausted. Line 24 is connected to the suction side of the fan 25. Line 26 is connected to the pressure side of the fan, which pushes the already separated exhaust gas into line 13 which supplies primary combustion air to the chambers 7 to 11. At this time, each line 13, 26 is provided with a probe (not shown) for the determination of the gas volume flow rate. The control unit, not shown, interprets the signal from the probe and calculates the ratio of the volume flow rate in line 13 to the volume flow rate in line 26 and compares the ratio with the set point. The control unit then obtains a volume flow rate ratio corresponding to the set point so that the separated exhaust gas can be stably discharged from the line 26 into the line 13 and / or the speed of the two fans 12, 25. Adjust the capacity.

제2도에 도시된 실시예에서, 배기 가스 개구(23)는 후방벽(17)에 있다. 본 실시예에서, 팬(25)의 압력측에 연결된 라인(26)은 예컨대 2차 연소 공기중 일부를 공급하는 역할을 노즐(21)에 연결된다.In the embodiment shown in FIG. 2, the exhaust gas opening 23 is in the rear wall 17. In this embodiment, the line 26 connected to the pressure side of the fan 25 is connected to the nozzle 21, for example, to supply some of the secondary combustion air.

제3도에 도시한 실시예는 연소실(14)의 측벽(18)에 위치한 두개의 배기 가스 개구(23)의 구성을 도시하며, 배기 라인(24)은 팬(12)의 흡입측에 연결된다. 배기 라인은 차단 밸브(28)를 합체한 단부편(27)에 의해 종료되며, 단부편을 통해 부가적인 새로운 공기가 배기 가스 내에 흡입되어 배기 가스와 혼합될 수 있다.The embodiment shown in FIG. 3 shows the configuration of two exhaust gas openings 23 located in the side wall 18 of the combustion chamber 14, with the exhaust line 24 connected to the suction side of the fan 12. . The exhaust line is terminated by an end piece 27 incorporating a shutoff valve 28 through which additional fresh air can be sucked into the exhaust gas and mixed with the exhaust gas.

Claims

Primary combustion air is introduced directly through the fuel and secondary combustion air is supplied directly into the flow of exhaust gas, and a portion of the exhaust gas is separated from the exhaust gas flow and supplies combustion air to the furnace grid where it is returned to the combustion process. In the method, the exhaust gases are separated directly above the slag in the region with high amounts of unburned primary air and returned to the combustion air, the amount of combustion air being reduced in accordance with the amount of exhaust gas to be mixed with the combustion air. Air supply method.

The combustion air supply method according to claim 1, wherein the volume of the separated exhaust gas coincides with the volume of the primary combustion air supplied to the furnace in the rear primary combustion air zone.

The combustion air supply method according to claim 1, wherein the volume of the separated exhaust gas is smaller than the volume of the primary combustion air supplied to the furnace in the rear primary combustion air zone.

The combustion air supply method according to claim 1, wherein the volume of the separated exhaust gas is larger than the volume of the primary combustion air supplied to the furnace in the rear primary combustion air zone.

5. The method of claim 1, wherein the amount of separated exhaust gas is mixed with the primary combustion air. 6.

5. The method of claim 1, wherein the amount of separated exhaust gas is mixed with secondary combustion air. 6.

The combustion air supply method according to any one of claims 1 to 4, wherein at the time of incineration of home waste, the amount of separated exhaust gas is used only as secondary combustion air.

8. A furnace grid, an apparatus below the furnace grid for supplying primary combustion air through the grid, and a nozzle open into the combustion chamber located above the furnace grid for supplying secondary combustion air. Furnace for carrying out the method according to claim 1, characterized in that at least one exhaust line (23, 24) for exhaust gas is provided in the combustion chamber (14) above the furnace grid.

9. The furnace according to claim 8, characterized in that the exhaust gas inlet opening (23) of the exhaust line (24) is provided in the roof (16) region of the combustion chamber (14).

9. Furnace according to claim 8, characterized in that the exhaust gas inlet opening (23) of the exhaust line (24) is provided on at least one side wall (18) of the combustion chamber (14) above the furnace grid (5).

9. Furnace according to claim 8, characterized in that the exhaust gas inlet opening (23) of the exhaust line (24) is provided in the rear wall (17) of the combustion chamber (14) above the furnace grid (5).

The exhaust line 24 is connected to the suction side of the fan 25, wherein the pressure side of the fan 25 is adapted to supply primary combustion air through the line 26. Furnace, characterized in that connected to the device (6).

12. The exhaust line 24 is connected to the suction side of the fan 25, wherein the pressure side of the fan 25 is used for supplying secondary combustion air and the furnace grid 5 Furnace characterized in that connected through the line (26) to the nozzle (21) opened into the combustion chamber (14) above.