KR960005760B1 - Slurry burner - Google Patents
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Abstract
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Description
제1도는 본 발명의 일실시예에 따른 슬러리 버너의 단면도.1 is a cross-sectional view of a slurry burner according to an embodiment of the present invention.
제2도는 사용중인 슬러리 버너를 나타내는 단면도.2 is a cross-sectional view showing the slurry burner in use.
제3도는 통상적인 슬러리 버너의 단면도.3 is a cross-sectional view of a conventional slurry burner.
제4도는 본 발명에 따른 버너를 사용하는 보일러 시스템을 나타내는 도면.4 shows a boiler system using a burner according to the invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 버너 플러그 2 : 연료 공급 통로1: burner plug 2: fuel supply passage
3 : 스프레이 매체 공급 통로 4 : 버너판3: spray medium supply passage 4: burner plate
5 : 연료 분배 격실 6 : 제1혼합 격실5: fuel distribution compartment 6: first mixed compartment
7 : 버너 선단 8 : 제2혼합 격실7: Burner tip 8: 2nd mixing compartment
9 : 노즐9: nozzle
본 발명은 석탄과 물의 혼합물(CWM)과 같은 슬러리(Slurry)를 연료로서 사용하는 버너에 관한 것이다.The present invention relates to a burner using a slurry as fuel as a mixture of coal and water (CWM).
제3도에 도시한 바와 같이, 통상적인 슬러리 버너는 버너 플러그(1), 버너 판(4), 버너 선단(7) 및 선단 너트(10)를 포함하며, 선단 너트(10)는 버너 플러그(1), 버너 판(4) 및 버너 선단(7) 둘레에 끼워져 상기 부품들을 함께 고정한다(예컨대, 공개된 일본국 실용신안 공개 번호 제87-204133호 참조). 버너 플러그(1)은 중심의 연료 공급 통로(2) 및 그 연료 공급 통로(2)와 원주 방향으로 이격되어 둘레에 마련되는 다수의 스프레이 매체 공급 통로(3)을 포함한다. 버너 판(4)은 연료 공급 통로(2)와 연통되는 연료 분배 격실(5)과, 연료 공급통로(2)로부터 공급되는 연료를 분배시키기 위한 통로 및, 도관(5a)을 통해 연료 분배 격실(5)로부터 공급되는 연료와 스프레이 매체 공급 통로(3)로부터 공급되는 스프레이 매체를 혼합시키기 위해 마련되는 다수의 제1혼합 격실(6)을 포함한다. 버너 선단(7)은, 제1혼합 격실(6)과 연통하고 연료 및 스프레이 매체를 더욱 혼합시키는 제2혼합 격실(8) 및, 버너 판(4)으로부터 이격된 버너 선단의 일단부내에 성형되어 슬러리 버너로부터 혼합물을 바깥쪽으로 스프레이하는 다수의 노즐(9)을 포함한다.As shown in FIG. 3, a conventional slurry burner includes a burner plug 1, a burner plate 4, a burner tip 7 and a tip nut 10, wherein the tip nut 10 includes a burner plug ( 1), it is fitted around burner plate 4 and burner tip 7 to fix the parts together (see, for example, published Japanese Utility Model Publication No. 87-204133). The burner plug 1 comprises a central fuel supply passage 2 and a plurality of spray medium supply passages 3 which are circumferentially spaced apart from the fuel supply passage 2. The burner plate 4 has a fuel distribution compartment 5 in communication with the fuel supply passage 2, a passage for distributing the fuel supplied from the fuel supply passage 2, and a fuel distribution compartment through the conduit 5a ( A plurality of first mixing compartments 6 are provided for mixing the fuel supplied from 5) and the spray medium supplied from the spray medium supply passage 3. The burner tip 7 is formed in the second mixing compartment 8 in communication with the first mixing compartment 6 and further mixing the fuel and spray medium, and one end of the burner tip spaced apart from the burner plate 4. A plurality of nozzles 9 are sprayed outward from the slurry burner.
고밀도 석탄-물 슬러리와 같은 연료 및 압축 공기와 같은 스프레이 매체가 버너 플러그(1)내로 도입된다. 그리고나서 연료 및 스프레이 매체는 연료 공급 통로(2) 및 스프레이 매체 공급 통로(3)로부터 버너 판(4)내로 각각 유동된다. 버너 판(4)내에서, 연료는 연료 분배 격실(5)로부터 제1혼합 격실(6)을 향하여 유동하고 스프레이 매체와 혼합된다. 그 후에 혼합물은 버너 선단(7)내로 도입된다. 그 혼합물은 제2혼합 격실(8)내에서 보다 더 양호하게 혼합된다. 그 후, 혼합물은 노즐(9)를 통해 슬러리 버너의 외부로 스프레이 된다.Fuel such as high density coal-water slurry and spray medium such as compressed air are introduced into the burner plug 1. The fuel and spray medium are then flowed from the fuel supply passage 2 and the spray medium supply passage 3 into the burner plate 4 respectively. In the burner plate 4, fuel flows from the fuel distribution compartment 5 toward the first mixing compartment 6 and mixes with the spray medium. The mixture is then introduced into the burner tip 7. The mixture is mixed better than in the second mixing compartment 8. The mixture is then sprayed out of the slurry burner through the nozzle 9.
고밀도 석탄-물 슬러리는 연마성이 매우 크다. 이에 따라, 버너 판(4) 및 버너 선단(7)을 내마모성 재료로 보호한다.High density coal-water slurries are very abrasive. Thus, burner plate 4 and burner tip 7 are protected with a wear resistant material.
본 발명의 목적은, 다수의 제1혼합 격실로부터 공급되는 연료와 스프레이 매체의 혼합물이 충돌로 인해 제2혼합 격실내에서 균일하게 분포되고 제2혼합 격실(또는 버너 선단)의 내측면을 향하여 감속된 속도로 유동하며, 그 혼합물이 제2혼합 격실내에서 보다 더 양호하게 혼합되어 버너선단의 내측면의 마모를 최소화하면서 혼합물을 균질한 상태로 스프레이할 수 있는 슬러리 버너를 제공함에 있다.It is an object of the present invention that a mixture of fuel and spray medium supplied from a plurality of first mixing compartments is uniformly distributed in the second mixing compartment due to the collision and decelerates towards the inner side of the second mixing compartment (or burner tip). And a slurry burner capable of spraying the mixture homogeneously while minimizing abrasion of the inner side of the burner tip, the mixture being mixed better than in the second mixing compartment.
본 발명의 또 다른 목적은 연료가 제2혼합 격실의 내벽을 따라 유동하는 동안 전단력을 받게 되어 연료가 스프레이 상태로부터 비교적 큰 덩어리(droplets)로 되는 것을 방지하는 슬러리 버너를 제공함에 있다.It is a further object of the present invention to provide a slurry burner which is subjected to shear forces while the fuel flows along the inner wall of the second mixing compartment to prevent the fuel from becoming relatively large droplets from the sprayed state.
본 발명에 따라, 연료 슬러리를 공급하는 연료 공급 통로와 스프레이 매체를 공급하는 다수의 스프레이 매체 공급 통로를 포함하는 버너 플러그, 연료를 분배시키기 위해 마련되는 연료 분배 격실과 연료 분배 격실로부터 공급되는 연료를 버너 플러그의 스프레이 매체 공급 통로로부터 공급되는 스프레이 매체와 혼합시키기 위해 마련되는 다수의 제1혼합 격실을 포함하는 버너 판, 및 버너 판의 제1혼합 격실로부터 공급되는 연료와 스프레이 매체의 혼합물을 더욱 혼합시키기 위해 버너 선단 및 버너 판 사이에 마련되는 제2혼합 격실과 혼합물을 슬러리 버너의 외부로 스프레이시키는 다수의 노즐을 포함하는 버너 선단으로 구성된 슬러리 버너가 제공되며, 그 슬러리 버너에서 제1혼합 격실은 혼합물이 따라 유동하는 각각의 축선을 가지며 상기 축선은 제2혼합 격실내에서 서로 교차되게끔 경사져 있다.According to the present invention, there is provided a burner plug including a fuel supply passage for supplying fuel slurry and a plurality of spray medium supply passages for supplying a spray medium, a fuel distribution compartment provided for dispensing fuel and a fuel supplied from the fuel distribution compartment. Further mixing the burner plate comprising a plurality of first mixing compartments provided for mixing with the spray medium supplied from the spray medium supply passage of the burner plug, and the mixture of fuel and spray medium supplied from the first mixing compartment of the burner plate A slurry burner is provided which comprises a second mixing compartment provided between the burner tip and the burner plate and a burner tip comprising a plurality of nozzles for spraying the mixture out of the slurry burner, wherein the first mixing compartment is provided. The axis with the respective axis flowing along the mixture Are inclined to cross each other in the second mixing compartment.
본 발명의 슬러리 버너에 있어서, 슬러리 상태의 연료는 먼저 버너플러그의 연료 공급 통로로부터 버너판의 연료 분배 격실을 통해 제1혼합 격실로 공급된다. 또한, 스프레이 매체는 버너 플러그의 스프레이 매체 공급 통로로부터 버너 판의 제1혼합 격실로 공급되어 연료와 혼합된다. 그리고나서, 혼합된 혼합물은 버너 선단의 제2혼합 격실로 공급된다. 혼합물은 제2혼합 격실에서 더욱 혼합되고 나서 노즐로부터 스프레이되어 연소된다. 혼합물이 제1혼합 격실로부터 배출될 때, 상기 혼합물은 제2혼합 격실에서 교차된다. 이것은 혼합물들간의 충돌 및 그로인한 균일한 분산을 유발한다. 혼합물들이 제2혼합 격실내에서 완전히 혼합된 후에, 슬러리 버너의 외부로 스프레이된다.In the slurry burner of the present invention, the slurry fuel is first supplied from the fuel supply passage of the burner plug to the first mixing compartment through the fuel distribution compartment of the burner plate. The spray medium is also fed from the spray medium supply passage of the burner plug to the first mixing compartment of the burner plate and mixed with the fuel. The mixed mixture is then fed to a second mixing compartment at the burner tip. The mixture is further mixed in the second mixing compartment and then sprayed and combusted from the nozzle. When the mixture exits the first mixing compartment, the mixture is crossed in the second mixing compartment. This leads to collisions between the mixtures and thereby uniform dispersion. After the mixtures are thoroughly mixed in the second mixing compartment, they are sprayed out of the slurry burner.
제2혼합 격실내에서의 균일한 분산에 의해 혼합물들은 제1혼합 격실로부터 배출될 때보다 느린 속도로 버너 선단의 내측면에 충돌된다. 이것은 버너 선단의 마모를 감소시키게 된다.The uniform dispersion in the second mixing compartment causes the mixtures to impinge on the inner side of the burner tip at a slower rate than when exiting the first mixing compartment. This reduces the wear of the burner tip.
부가적으로, 스프레이된 연료는 제2혼합 격실내에서 완전히 혼합됨에 의해 균질한 상태가 된다.Additionally, the sprayed fuel is homogeneous by being thoroughly mixed in the second mixing compartment.
연료는 제1혼합 격실로부터 제2혼합 격실내로 유입될 때 상호 충돌됨으로써 완전히 교반된다. 연료는 제2혼합 격실의 내벽을 따라 유동하는 동안 전단력을 받게 된다. 이것은 연료로 이루어진 얇은 필름을 생성하여 스프레이되는 연료중에서 비교적 큰 덩어리를 제거한다.The fuel is completely agitated by collision with each other as it enters the second mixing compartment from the first mixing compartment. The fuel is subjected to shear forces while flowing along the inner wall of the second mixing compartment. This creates a thin film of fuel to remove relatively large lumps in the fuel being sprayed.
이하 도면을 참조로 하여 본 발명을 상술한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
제1도에서 본 발명의 일실시예를 도시한다. 동일 요소는 제3도에서와 동일한 부호로 표기된다.1 shows one embodiment of the present invention. The same elements are denoted by the same reference numerals as in FIG.
상기 실시예에서, 6개의 제1혼합 격실(6)이 원주 방향을 따라 동일한 간격으로 이격되어 버너 판(4)내에 마련된다. 상기 제1혼합 격실(6)은 제2혼합 격실(8)을 향하여 내측으로 경사져서 점(C)에서 서로 교차된다. 점(C)의 위치는, ℓ을 점(C)과 버너 선단(7)의 단부면 사이의 거리라 하고, L을 버너선단(7)의 내부 길이라 할 때, ℓ/L이 0.5 내지 0.8이 되도록 정하는 것이 바람직하다.In this embodiment, six first mixing compartments 6 are provided in the burner plate 4 spaced at equal intervals along the circumferential direction. The first mixing compartment 6 is inclined inwards towards the second mixing compartment 8 and intersects with each other at point C. The position of the point C is L as the distance between the point C and the end face of the burner tip 7, and L / L is 0.5 to 0.8 when L is the internal length of the burner tip 7. It is preferable to determine so as to be.
버너 선단(7)은 원주 방향을 따라 동일한 간격으로 이격된 8개의 노즐(9)을 구비한다.The burner tip 7 has eight nozzles 9 spaced at equal intervals along the circumferential direction.
이러한 실시예에서, 버너 플러그(1)는 중심관 또는 내측관(1A) 및 외측관(1B)을 포함하며, 그 관들은 서로 동축적인 관계로 유지된다. 플랜지(1a)는 내측관(1A)의 일단부로부터 반경 방향 외측으로 연장되어 버너 판(4)과 접촉한다. 내측관(1A)은 도관(12)을 통해 석탄 및 물의 혼합물(CWH)을 받아 들이는 연료 공급 통로(2)를 형성한다. 내측관(1A)의 플랜지(1a)내에 형성된 다수의 구멍들은 증기가 관통하여 유동하는 스프레이 매체 공급 통로(3)이다.In this embodiment, the burner plug 1 comprises a central tube or inner tube 1A and an outer tube 1B, which tubes are kept in a coaxial relationship with each other. The flange 1a extends radially outward from one end of the inner tube 1A and contacts the burner plate 4. The inner tube 1A forms a fuel supply passage 2 that receives a mixture of coal and water (CWH) through the conduit 12. The plurality of holes formed in the flange 1a of the inner tube 1A are the spray medium supply passages 3 through which the steam flows.
제1도에 도시한 실시예에서, 도관(5a)의 상류부에 해당하는 제1혼합 격실(6) 부분은 제1혼합 격실(6)의 나머지 부분보다 직경이 작다. 나머지 부품들의 구조는 내마모성 재료를 제외하고는 제3도에 도시한 부품들의 구조와 동일하게 된다.In the embodiment shown in FIG. 1, the portion of the first mixing compartment 6 corresponding to the upstream portion of the conduit 5a is smaller in diameter than the rest of the first mixing compartment 6. The structure of the remaining parts is the same as that of the parts shown in FIG. 3 except for the wear resistant material.
상기와 같은 구조의 슬러리 버너에서, 슬러리 상태의 연료는 버너 플러그(1)의 연료 공급 통로(2)로부터 연료 분배 격실(5)을 통해 제1혼합 격실(6)로 공급된다. 스프레이 매체는 스프레이 매체 공급 통로(3)로부터 버너 판(6)의 제1혼합 격실(6)로 유동되어 연료와 혼합된다. 연료 및 스프레이 매체는 제2혼합 격실(8)내에서 더욱 혼합된다. 그리고나서 연료는 노즐(9)로부터 스프레이되어 연소된다. 상기 혼합물은 제1혼합 격실(6)로부터 유동하여 제2혼합 격실(8)내에서 서로 교차된다. 이러한 구조에 의해, 혼합물은 노즐(9)로부터 스프레이되기전의 충돌에 의해 균일하게 분산된다.In the slurry burner having the above structure, the slurry fuel is supplied from the fuel supply passage 2 of the burner plug 1 to the first mixing compartment 6 through the fuel distribution compartment 5. The spray medium flows from the spray medium supply passage 3 into the first mixing compartment 6 of the burner plate 6 and mixes with the fuel. The fuel and spray medium are further mixed in the second mixing compartment 8. The fuel is then sprayed from the nozzle 9 and combusted. The mixture flows out of the first mixing compartment 6 and intersects with each other in the second mixing compartment 8. By this structure, the mixture is uniformly dispersed by the collision before it is sprayed from the nozzle 9.
제2혼합 격실(8)내에서의 균일한 분산에 의해, 혼합물은 제1혼합 격실(6)로부터 유출될 때보다 더욱 느린 속도로 버너 선단(7)의 내측면에 충돌한다. 이것은 버너 선단(7)의 마모를 감소시키는 역할을 한다.By uniform dispersion in the second mixing compartment 8, the mixture impinges on the inner side of the burner tip 7 at a slower rate than when exiting the first mixing compartment 6. This serves to reduce wear of the burner tip 7.
부가적으로, 스프레이된 연료는 제2혼합 격실내에서 완전히 혼합됨에 의해 균질한 상태가 된다.Additionally, the sprayed fuel is homogeneous by being thoroughly mixed in the second mixing compartment.
제2도에 도시한 바와 같이, 연료는 제1혼합 격실(6)로부터 제2혼합 격실(8)내로 도입되었을 때의 충돌에 의해 완전히 교반된다. 연료는 제2혼합 격실(8)의 내벽을 따라 유동하는 동안 전단력을 받게 된다. 이것은 얇은 연료 필름을 생성하여 스프레이중에 비교적 큰 연료 덩어리가 발생하는 것을 억제한다.As shown in FIG. 2, the fuel is agitated completely by the collision when it is introduced into the second mixing compartment 8 from the first mixing compartment 6. The fuel is subjected to shear forces while flowing along the inner wall of the second mixing compartment 8. This produces a thin fuel film to suppress the generation of relatively large fuel masses during spraying.
버너 선단(7)과 버너 판(4)은 마모되기 쉬우며, 내마모성을 제공하기 위해(실리콘 질화물과 같은)세라믹으로 제조하는 것이 바람직하다.Burner tip 7 and burner plate 4 are prone to wear and are preferably made of ceramic (such as silicon nitride) to provide abrasion resistance.
본 발명에서, 연소가 완료된 후에 슬러리 버너내의 연료 공급 통로(2)에 물, 증기 또는 공기를 공급하여 잔류물을 세척하거나 또는 제거하는 것이 바람직하다.In the present invention, after the combustion is completed, it is preferable to supply water, steam or air to the fuel supply passage 2 in the slurry burner to wash or remove the residue.
제4도에는 전술한 버너(20)가 장착된 보일러(21)의 연료 시스템을 도시한다.4 shows a fuel system of the boiler 21 equipped with the burner 20 described above.
석탄 및 물의 혼합물(CWM)은 파이프(31)를 통하여 탱크(32)로 공급된다. 그리고나서 혼합물은 상응하는 한쌍의 라인(33 및 34)을 각각 통하여 탱크(32)로부터 2개의 단일 스크류식 연료 분사 펌프(35 및 36)로 공급된다. 펌프(35 및 36)는 한쌍의 스트레이너(strainer)(37 및 38)를 통하여 버너(20)에 연결된다. 따라서, 혼합물은 펌프(35 및 36)로부터 스트레이너(37 및 38)를 통과하여 버너(220)로 유동한다. 초과되는 CWM은 라인(39 및 40)을 통하여 탱크(32)로 복귀된다. 보일러(21)에는 중유 버너(41)가 장착된다. 스트레이너(37 및 38)는 덩어리를 분리하는 역할을 하며, 그 분리된 덩어리는 혼합기(slurge mixer)(43)내에서 분쇄된다. 따라서, 덩어리는 분쇄되어 탱크(32)로 복귀된다. 자동 연소 제어기(ACC)(44)는 보일러의 장하량에 따라 공급되는 CWM의 양을 제어한다.The mixture of coal and water (CWM) is fed to the tank (32) via a pipe (31). The mixture is then fed from the tank 32 to the two single screw fuel injection pumps 35 and 36 via corresponding pairs of lines 33 and 34, respectively. Pumps 35 and 36 are connected to burner 20 through a pair of strainers 37 and 38. Thus, the mixture flows from the pumps 35 and 36 through the strainers 37 and 38 to the burner 220. The excess CWM is returned to tank 32 via lines 39 and 40. The heavy oil burner 41 is mounted to the boiler 21. Strainers 37 and 38 serve to separate the mass and the separated mass is pulverized in a sludge mixer 43. Thus, the mass is crushed and returned to the tank 32. An automatic combustion controller (ACC) 44 controls the amount of CWM supplied according to the boiler load.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
G160 | Decision to publish patent application | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |