KR960010317B1 - 유동베드를 사용한 연속공정 및 그와 같은 공정을 실시하기 위한 장치 - Google Patents

Abstract

없음

Description

유동베드를 사용한 연속공정 및 그와 같은 공정을 실시하기 위한 장치

제1도는 본 발명의 공정을 나타낸 개략도.

제2도는 본 발명의 노에 장치된 보일러의 약도.

본 발명은 고체 연료를 연소시키기 위한 노에 관한 것으로서, 특히 상기 연료가 화학양론적 이하의 양의 공기와 함께 유동 베드(fluidized bed)에서 연소되는 제1단계와, 유동 베드에서 배출되는 가스와 그곳에 수반된 미세한 연료 입자가 상기 유동 베드 위의 일정한 높이에서 연소실내로 유입되는 2차 공기와 함께 연소되는 제2단계를 포함하는 두 단계에서 연소가 이루어지는 노에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 유동 베드식 노에 관한 것으로서, 이 노의 바닥은 적어도 일부가 경사진 화격자(grate)로 구성되고, 만약 베드 내측의 온도가 재를 응집시키기에 충분히 높을 경우 다량의 재는 기계적 수단에 의하여 클링커(clinker)형태로 화격자의 상단부에서 배출되고, 그와 반대의 경우에는 넘쳐흐르거나(overflow)(프랑스 특허 제83.16290) 또는 탈 유동화(de-fluidization)(프랑스 특허 제82.10385)된다.

이러한 공지된 유형의 노에 있어서, 베드에서 배출되는 공기에 의해 수반된 재와 그을음은 다수의 진공 세정기내에서 분리되고 유동 베드로 재주입된다. 그을음을 유동 베드 내에서 환원시키면서 태우기가 어려우며, 그리고 재에 의해 흡수되고 재와 함께 배출되므로 연소 효율을 감소시키게 된다.

본 발명은 상기 형태의 노에 있어서 연소 효율의 개선에 관한 것이다. 본 발명은 가벼운 재를 제거하도록 배출(drain)될 양만큼 제외하고는 제2연소 단계에서 연도 가스(flue gas)로부터 분리된 재와 그을음을 재순환시키는 단계를 포함한다. 따라서, 제2연소 단계가 일어나는 영역에서 여러 개의 그을음 통로들로 구성되는 폐쇄 루우프식 순환이 발생하게 되는데, 이로 인해 완전 연소가 이루어진다. 연도 가스로부터 분리된 입자들은 제2공기 혹은 별도의 회로에 의해 공압적으로 재주입될 수 있다.

만약 연료가 황을 함유하거나, 또는 연도 가스를 대기로 배출시키기 전에 그 가스를 탈황화시킬 필요가 있을 때, 공지된 노에 있어서는 연도 가스로부터 탈황화 생성물의 분리가 요구되는데(이러한 분리 작업이 생략되는 것이 바람직함), 반응하지 않은 탈황제는 유동 베드의 온도 보다 낮은 온도의 연소실로 재순환된다. 이러한 작업은 다소간 복잡하기 때문에 효율적인 장치를 필요로 한다.

따라서, 본 발명에 의한 공정은, 그을음과 함께 탈황제를 재주입할 수 있으며, 결과적으로 분리물의 회수를 위한 장치가 필요 없게 된다. 이러한 경우, 가벼운 재와 탈황화 반응의 생성물의 제거를 위해 필요한 배출될 양만큼을 제외한 연도 가스로부터 분리된 모든 고체는 탈황화 반응이 순조롭게 일어나는 영역에서 제2연소 단계로 재순환될 것이다. 만약 노가 심하게 변동하는 비율에서 작동할 경우, 낮은 작동 공급원(load)에서는 제2공기 유입구에 인접하는 제1레벨에서, 그리고 높은 작동 공급원에서는 이 보다 더 높은 레벨에서 연도 가스로부터 분리된 고체성 입자의 재주입 작업이 실시될 수 있다.

본 발명의 또 다른 주체는 전술한 형태의 유동 베드식 노와, 연도 가스가 지나게 될 적어도 하나 이상의 진공 세정기로 구성된 장치에 관한 것인데, 이 장치는 상기 진공 세정기내의 연도 가스로부터 분리된 고체성 입자를, 제2공기 유입구 노즐의 위치와 동일한 레벨 혹은 이들 노즐 위의 위치인 연소실로 재주입시키는 수단과, 그리고 상기 입자의 입부를 배출시키는 배출 회로를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

그 외, 본 발명의 특징은 첨부된 도면을 참고로 상세히 설명될 것이며, 실시예는 본 발명을 비제한적 방법으로 설명한 것이다.

제1도에 있어서, 도면 부호(1)와 (2)는 반응기를 나타내며(3)과 (4)는 대류성 열교환기를 나타내고 (5)는 1차 (6)은 최종 진공 세정기를 나타낸다.

반응기(1)내에서, (7)로 유입되는 연료는, 경사졌으며 공기를 통과시키는 바닥(8)으로 유입되는 공기에 의하여 유동화 된다. 유동 베드식에서의 연소에 의하여 생성된 재는 바닥의 최상부에서 비유동 또는 오버플로어에 의해 (9)를 통해 배출되거나, 베드의 온도가 재의 응집을 유발시키기에 충분하다면 클링커의 형태로 컨베이어 의해 베드로부터 추출된다. 도면부호(8)로 송풍된 공기의 양은 화학양론적 양보다 적으며 그 결과로 베드에서 유출되는 가스 생성물은 환원된다. 가벼운 재와 미립자 연료를 함유하는 가스는 반응기(2)로 유입되는데 (11)을 통한 2차 공기와, (13)을 통한 미세하게 세분된 석회암 또는 석회와 같은 탈황제가 동시에 유입된다. 가스와 연료 입자는 고온의 가스 생성을 위해 2차 공기와 함께 운반, 연소되는데, 이때 생성된 가스는 열교환기(7), 진공 세정기(5), 열교환기(4) 및 진공 세정기(6)를 통과한다.

진공 세정기(5),(6)에서 가스로부터 분리된 분진은 탈황화 반응의 생성물과 재의 제거를 위해 (17)을 통해 빠져나가는 것을 제외하고는 (15)를 통해 반응기(2)로 재유입된다. (15)로 유입되는 분진의 양을 조절하기 위하여, 순환 공급원을 배출 유량(draining flow rate) 보다 몇 배 높게 유지시킴으로써 탈황제와 연료 각각의 입자는 반응기(2)를 다수번 통과하여 매우 우수한 연소 및 탈황화 효율을 얻게 된다.

제2도의 보일러에 있어서, 2개의 연소구역은 분리되지 않고 단일 챔버로 중첩되어 있다. 상기 보일러는 유동 베드식 노(10)를 포함하며, 이 노의 바닥은 금속성이 아닌, 매우 가늘고 경사진 체인(12)으로 구성된다.

이러한 바닥은 수직 챔버(18)의 바닥을 구성하며, 이 챔버의 내벽과 천장은 공지된 방법으로 최상부가 증기 채집 드럼(20)에 연결되는 방수 튜브 판넬(26)에 의해 형성된다. 상기 수직 챔버(18)는 수평 챔버(22)와 연결되어 있으며 이 챔버의 내부에는 드럼(20)과 연결된 튜브 밸크(24)와, 드럼(20)내의 증기를 채집하며 초과열시키는 튜브(26)가 설치된다. 화염은 수직 챔버(18)에서 생성되는 수평 챔버(22)에서 배출된뒤 계속하여 다중 사이클론 등의 1차 진공 세정기(28)를 통과한 뒤 열 교환기(30)와 필터형의 최종 진공 세정기(32)를 통과하게 된다.

연료의 연소에 필요한 공기는 고체 연료의 유동화와 그 일부의 연소를 확실히 하기 위하여 체인(12)을 통과하도록 일부는 배출되고 나머지 일부는 노즐(34)에 의해 베드 위의 일정 높이에서 송출된다.

고체 연료는 베드의 최하부에 위치한 슈우트(chute)(14)를 통해 유입되며, 탈황제는 연소실(18)의 상부에 위치한(36)을 통해 주입된다.

수평 챔버(22), 진공 세정기(28),(32) 및 열교환기(30)에서 채집된 분진은 압축 공기와 함께(37)을 통해 연소실(18)의 노즐(34) 또는 그 위로 재분사되는데 특히, 분진의 재분사를 위해 2차 공기가 사용될 수도 있다.

분진의 일부는 연속 또는 불연속적인 방법으로, 재와 탈황화 반응 생성물을 제거하기 위해 배출 회로(38)에 의해 추출된다. 송출되는 유량에 대해 순환공급원의 크기를 나눈 순환 비율은 약 10이다. 숙련자들은 보일러의 작동조건에 따라 2개의 상이한 레벨로 즉, 낮은 공급원에서의 작동을 위하여서는 낮은 레벨로 그리고 높은 공급원에서의 작동을 위하여서는 높은 레벨로 분진을 재주입시킨다는 것을 알 수 있을 것이다.

만약 유동 베드(10)내의 연소가 재를 클리커 형태로 응집할 수 있을 만큼 충분한 온도에서 일어날 경우, 클링커는 체인(12)상에 침착되어 상단을 통해 배출될 것이다. 만약 유동 베드의 온도가 상기 재의 응집을 유발시키기에 충분하지가 않다면 이들 재는 바닥의 상단부에서 오브플로우 또는 탈황화되어 배출될 것이다. 모든 경우에 있어서, 베드로부터 추출되는 재가 많을 수록 베드로부터 유리된 가스에 의하여 수반되는 잔여량이 많아진다. 베드에서 유리된 연소성 가스 및 가벼운 재와 함께 상기 가스에 수반된 미세한 연료 입자들은 노즐(34)을 통해 주입되는 2차 공기와 함께 베드(10)위에서 연소된다.

유동 베드(10)는 2단 반응기의 제1단과 순환식 유동 베드와 유사한 제2단으로 구성되며, 그곳에서 그을음의 연소와 탈황화 공정이 완전히 이루어진다. 그러나, 본 발명의 유동 베드는, 종래의 것과 상이한데, 예를 들면 어떠한 유동화 화격자를 구비하지 않는다는 점과, 그리고 주어진 탈황제의 순환 비율에 있어서 순환 공급원이 매우 감소되고 재의 대부분은 베드에서 클링커 형태로 추출되어 입자들이 제2의 단에서 가스와 현탁된 상태로 유지되기 때문에 순환 공급원이 매우 낮다는 점을 들 수 있다.

따라서, 배출 회로(38)를 통해 추출되는 분율의 탈황화에 의한 생성물의 함유량은 명백히 증가하며 후속처리가 용이해진다 : 수평 챔버(18) 및 수직 챔버(22)에서의 분진의 농도는 더욱 낮아지며 이들 챔버 내벽에 뿐만 아니라 튜브 뱅크(24),(26)의 내벽은 부식이 그리 심하지 않게 된다.

본 분야의 숙련자들에게는 본 발명의 범위 내에서 어떠한 변형이 실시될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

Claims (4)

1. 연료가 화학양론적 이하의 주 연소 및 유동 공기와 함께 연소되는 제1단계와, 유동 베드에서 배출되는 가스와 그곳에 수반된 미세한 연료 입자 혹은 그을음이 2차 공기와 함께 연소되며 탈황제가 주입되는 제2단계를 포함하며, 상기 제1단계에서의 연소에 의해 생성된 대부분의 재들은 제1단계에서 배출되며, 상기 제2단계에서의 연소에 의한 연기로부터 분리된 고체성 입자들 중 상기 배출 가스에 수반될 일부만 제외한 고체성 입자들은 이차 연소를 위해 폐쇄 루우프에서 재순환되는, 황을 함유하는 고체 연료의 연소 방법에 있어서, 상기 분리된 고체성 입자들은 가벼운 재와 탈황화 반응으로부터의 생성물의 혼합물로 구성되며, 그리고 상기 재순환되는 입자들은 순환 공급원의 유량을 배출 비율 보다 몇 배 높게 유지한 상태로 미세한 연료 입자 혹은 그을음, 가벼운 재, 탈황제 및 탈황화 반응에 의한 생성물로 이루어진 혼합물의 여러 통로들로 구성되는 폐쇄 루우프식 단일 순환이 이루어지도록 제2연소 단계로 재순환되는 것을 특징으로 하는 고체 연료의 연소 공정.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2단계에서 재순환된 상기 입자들은 연소 작동 조건에 따라 다른 두 레벨에서 분사되는데, 낮은 작동 공급원에서는 제2공기 유입구에 인접하는 제1레벨에서, 그리고 높은 작동 공급원에서는 이 보다 더 높은 레벨에서 분사되는 것을 특징으로 하는 고체 연료의 연소 공정.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 재순환되는 입자들은 2차 공기에 의해 공압적으로 재주입되는 것을 특징으로 하는 고체 연료의 연소 공정.
4. 상단에서 재를 배출시키는 수단이 배치되는 경사진 화격자를 이루고 있는 체인(12)을 구비한 유동 베드 반응기(10)가 하부를 구성하고 그 아래쪽에는 주 유동화물과 연소 공기를 배출하는 수단이 배치되며, 그리고 상기 체인(12) 위에는 유동 베드(10)로 연료를 주입하는 수단(14)이 배치되는 연소실(18)과 ; 2차 공기 유입 노즐(34)과 이 노즐 및 유동 베드(10) 보다 약간 높은 곳에 위치한 탈황제(36) 주입 수단(36)으로 이루어진 상기 연소실의 상부 챔버와 ; 상기 연소실(18)의 상부 배출부에 연결된 진공 세정 수단(28,32)과, 상기 진공 세정 수단 내에서 연소 가스로부터 분리된 고체성 입자의 일부를 연소실로 재주입시키는 수단(37) 및 상기 분리된 고체성 입자의 나머지 일부를 배출시키는 배출수단(38)을 포함하는, 선행 항들 중 어느 한 항의 공정을 실시하기 위한 유동 베드식 노를 장착한 보일러 장치에 있어서, 연료를 주입하는 상기 수단(14)은 연료를 상기 유동 베드(10)의 가장 깊숙한 곳으로 주입시키도록 배치되며, 그리고 상기 재주입시키는 수단(37)은 상기 2차 공기 유입 노즐(34)의 높이 혹은 그 보다 높은 위치에서 상기 연소실(18)로 향해 개방되며, 상기 분출 수단(38)은 순환 공급원의 유량을 배출 유량보다 몇 배 높게 유지한 상태로 탈황화 반응으로부터의 생성물과 가벼운 재의 혼합물을 제거하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 보일러 장치.

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