KR970011015B1 - 증기생산 보일러의 바닥재(bottom ash) 배출시스템 - Google Patents

증기생산 보일러의 바닥재(bottom ash) 배출시스템 Download PDF

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Abstract

내용없음.

Description

증기생산 보일러의 바닥재(bottom ash) 배출시스템
제 1 도는 전이 호퍼와 추출기를 갖는 보일러 바닥부분의 부분단면도이고,
제 2 도는 추출기를 나타내는 도면,
제 3 도는 분쇄, 냉각 및 운반을 위한 복합설비를 나타내는 도면이다.
본 발명은, 미국 특허 제4,887,539호에 대응하는 본 출원인의 선행 유럽 특허 제0 252 967 B1호에 기재된 바닥재의 연속 전식(乾式)제거장치를 개선하여 구비한 증기생산 보일러의 바닥재(bottom ash) 배출시스템에 관한 것이다.
상기 유럽 특허에는, 고온에 견딜 수 있고 어느 방향으로나 팽창할 수 있게 구성된 컨베이어 벨트를 기초로 하는 장치가 기술되어 있고, 그 컨베이어 벨트는 하중지탱 기능과 구동 기능의 별개의 기능들을 실행하는 2개의 별개이지만 결합된 요소들로 이루어져 있다. 이 컨베이어 벨트는 보일러 바닥에 설치된 밀폐식의 강(鋼)박스내에, 그 벨트가 연속적으로 재(灰)를 받아 배출하도록 하는 방식으로 수용되어 있다.
이 선행 유럽 특허의 장치는 보일러로부터의 바닥재의 건식 배출에 있어서의 문제점에 대한 적절한 해결책으로서 우수하게 작용하지만, 정비를 위한 컨베이어 벨트의 정지시간을 단축시키고, 수거된 재의 큰 덩어리가 컨베이어 벨트위로 직접 낙하하는 것을 방지하고, 다연소성(polycombustible) 보일러에 오일 또는 가스가 공급되는 것일때 컨베이어 벨트에 대한 무익한 방사열을 제거하기 위해, 보일러의 바닥과 컨베이어 벨트 사이의 재 차단시스템이 필요한 것으로 고려된다.
본 발명은, 집적기로서 이용되고 바닥이 일련의 해치 밸브(hatch valve)에 의해 폐쇄될 수 있는 중간의 재(灰)공급기 또는 호퍼를 통하여 추출기(extractor)를 보일러에 연결함으로써 상기 문제점을 완전히 해결한다.
그리하여, 그 호퍼가 큰 용량의 집적기를 구성한다면, 보일러의 작동을 중단시킬 필요없이, 추출기와 그에 결합된 기계장치에 대한 정비작업을 단시간에 할 수 있게 된다.
또한, 해치 밸브를 가진 호퍼 및 컨베이어 벨트로부티 연소실내로 열이 재방사되어, 증기발생기의 효율을 증가시키는데 기여한다. 이 사실은, 바닥의 슬리트를 통하여 연소실이 물 반사층으로 노출되어 열 흐름이 분산되는 종래의 바닥재 습식 배출시스템보다 탁월한 잇점을 제공한다.
해치 밸브가 중간의 반(半)개방위치에 있을때, 보통의 입자크기의 재는 통과시키면서도, 큰 크기의 재 덩어리가 컨베이어 벨트상으로 떨어지는 것을 방지하고, 호퍼내에 존재하는 큰 재 덩어리는 조작자에 의해 인지되어, 조작자가 해치 밸브를 완전히 개방함으로써 컨베이어 벨트위로 직접 낙하하게 된다. 그 제어는 예를들어 적외선 텔레비전카메라와 같은 어떤 적당한 수단에 의해 실행될 수 있다.
상기한 선행 유럽 특허 제0 252 967호에는, 추출기로부터 배출된 후에 재를 특별히 처리하는 것에 관해서는 기술되어 있지 않고, 주기적으로 작동되는 밸브가 부당한 공기의 진입을 제한하거나 방지하기 위해 배치될 수 있다는 사실만이 언급되어 있다.
그러나, 본 발명의 시스템에 있어서는, 보일러내에 존재하는 부압(負歷)에 의해 흡입되어, 재(灰)와 컨베이어 벨트의 운송방향에 대해 역방향으로 통과하는 소정양의 외부공기가 사용되며, 이렇게하여, 차가운 외부공기가 시스템 및 재와 열교환되어, 미연소 물질의 연소를 위해 공급된다. 이 열교환에 따라 얻어진 열은 보일러내로 재도입되어, 보일러의 효율을 증가시키고 연료의 소비를 감소시키는데 기여한다. 미연소 물질을 가지지 않은 재는 오염 생성물로부터 유익하고 경제적으로 적합한 성분으로 변형된다.
본 발명은 또한, 배출공정을 완성하는 수단으로서, 연기에 의해 운반되고 정전집진기에 의해 거의 제거되는 비산 재(fly ash)내에 분산될 수 있는 상태로 분쇄된 바닥재를 얻기 위해 바닥재의 분쇄 및 공기운반 시스템을 제공한다.
몇몇 유형의 석탄과 증기발생기의 특정한 작동조건에서는, 보일러의 바닥에 불규칙하게 침전하는 큰 재덩어리가 형성될 수 있다. 이러함 침전 덩어리는 냉각유체와의 열교환 면적을 감소시키므로, 큰 덩어리를 분쇄하는 기능을 가지는 예비분쇄기가 추출기의 배출 케이싱내에 배치된다.
예비분쇄단계에 의해, 분쇄시스템에 의해 처리되어 하류로 운반될 수 있는 조각으로 덩어러가 분쇄되어, 재와 냉각 유체 사이의 열교환 면적이 증가되게 된다.
보일러내에서 연소된 고체연료가 높은 백분율로 재를 함유하거나 또는 그 재가 종종 큰 덩어리로 응집되는 경우에는, 추출기의 하류에 후냉각식 컨베이어 벨트가 이용될 수도 있다. 이 컨베이어 벨트는, 집진 체인을 구비하고 강 박스내에 수용된 벨트인 상기한 선행 유럽 특허 제0 252 967호에 기술된 타입으로 되어 있는 것이 바람직하다.
이러한 해결책에 의해,
-큰 재 덩어리라도 용융점 아래까지의 완전 냉각이 달성되어, 용융된 코어(core)가 외부에서 고화하는 외피에 의해 보호되어 유지되고,
-재와 냉각 유체 사이의 접촉시간이 증가되고,
-중력에 의한 후속 처리를 가능하게 하는 높이까지 재를 상승시킬 수 있고,
-정비작업의 경우에 전체 후처리장치를 원활하게 우회시킬 수 있고,
-특히, 낮은 NOX의 버너를 가지는 보일러에 추출기가 설치되는 경우, 미연소 물질의 완전 연소가 달성된다.
후냉각장치의 하류에서, 고화온도에 완전히 도달한 재는 적당한 분쇄단계에 의해, 비산 재와 혼합하는데 적합한 크기로 분쇄된 다음, 그후의 공기에 의한 운반이나 기계적 운반전에 중간의 사일로(silo) 집적기내에 수집된다.
이러한 해결책은 추출, 분쇄 및 운반공정들 사이의 연속성을 단절하지만, 다음의 긍정적인 양상을 가진다.
즉,
-추출기 하류의 운반요소들의 작동시간이 단축되고, 그에 따라 마모 및 파열이 감소된다.
-공기식 운반시스템이 일정한 부하를 가지고 최적으로 작동한다.
-분쇄 및 운반시스템의 비능률이 증기발생기의 작동의 연속성에 영향을 끼치지 않는다.
분쇄공정은 보통 3개 단계, 즉, 이례적으로 큰 크기의 덩어리를 거칠게 분쇄하는 예비분쇄와, 제2의 중간분쇄와, 공기에 의해 운반될 수 있는 미세한 정도로 조각을 더 분쇄하는 최종분쇄로 구분된다.
추출기 하류의 운반시스템은 기계적 시스템이나 또는 공기 시스템에 의해 실현될 수 있다. 그러나, 공기시스템이 바람직한 것으로 보인다. 왜냐하면 그 시스템의 부피가 작아, 기존의 플랜트에 부가하여 설치하는데 더욱 적당하기 때문이다.
본 발명에 따른 시스템의 목적, 특징 및 잇점은, 첨부 도면을 참조하여 기술된 바람직한 실시형태의 하기 상세한 설명으로부터 명백할 것이다. 이 실시형태는 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니고 단지 본 발명의 일예를 예시하는 것이다.
첨부된 도면에서, 먼저, 제 1 도 및 제 2 도를 참조하면, 이들 도면에서, 상기한 선행 유럽 특허 제0 252 967호 명세서에 이미 기재된 요소들은, 편의상 그 특허명세서에서 사용된 것과 동일한 참조변호로 표시됨을 볼 수 있다. 제 2 도에서 참조번호 20으로 지시된 추출기(extracotr)는, 측면 판(11)을 가지는 일련의 강판(鋼板)(1)에 의해 형성된 컨베이어 벨트로 구성되고, 그 강판이 하중을 지탱하는 기능을 수행하는 한편, 구동기능은, 원통형의 구동드럼(7)에 의해 마찰구동되고 쟈키(jockey)드럼(13)에 의해 팽팽하게 되는 강 와이어벨트(2)에 의해 수행된다. 그 벨트의 상부 하중지탱 주행부는 평활한 로울러(3)에 의해 지지되는 한편, 그 벨트의 하부 복귀 주행부는 휘일(4)에 의해 지지되며, 전체가 강 박스(15)내에 수용되어 지지되어 있다. 이 추출기의 다른 세부 구조 및 기능은 상기한 유럽 특허 제0 252 967호로부터 명확히 이해될 수 있다.
본 발명에 따라 추출기(20)와 보일러(30)사이에 전이 호퍼(transition hopper)(40)가 설치되어 있고, 그전이 호퍼는 유압 가이드(guard)(41)에 의해 보일러 바닥에 부착되어 있다. 그 전이 호퍼는, 내측면이 내화물질로 피복되고 검사 창(43)을 가지는 측벽(42)을 포함한다. 그 호퍼의 바닥에는, 화염에 노출되는 면이 내화물질로 피복된 해치 밸브(hatch valve)(44)가 설치되어 있고, 그 해치 밸브가 힌지(hinge)에 의하여 호퍼구조물과, 그 밸브를 작동시키는 유압 실린더(24)에 부착되어 있다.
제 1 도에서, 상기 해치 밸브(44)의 완전개방위치가 실선으로 나타내어지고 완전폐쇄위치가 점선으로 나타내어져 있다. 그러나, 그 밸브의 정규 작업위치는, 응집된 재 덩어리가 낙하하지 않게 하기 위해 호퍼의 측벽(42)의 경사면에 대략 연속되는 경사를 이루는 중간의 반(半)개방위치이고, 이 경우, 조작자가 해치 밸브(44)를 완전히 개방함으로써 그 덩어리를 컨베이어 벨트위로 가볍게 낙하시킨다. 한편, 컨베이어 벨트를 단시간 정지시켜야 할 때는 완전폐쇄위치가 이용되며, 이 경우, 호퍼가 집적기로 작용하고, 또는 다연소성 보일러에 오일 또는 가스가 공급되는 것일때는 추출기의 사용이 불필요하게 된다.
다음, 제 2 도 및 제 3 도를 참조하면, 추출기(20)로부터 배출된 재를 분쇄, 냉각 및 운반하는 시스템을 볼 수 있다. 상기 재는 먼저 예비분쇄기(50)에서 분쇄된다. 그 예비분쇄기는 바람직하게는 회전 해머를 가전 밀(mil1)로 이루어지며, 구동드럼(7)위 추출기(20)의 배출 케이싱(22)내에 배치된다.
거칠게 분쇄된 재는 예비분쇄기(50)로부터 제 2 컨베이어(60)상으로 낙하할 수 있다. 그 제 2 컨베이어는 추출기(20)와 유사한 타입으로 될 수 있고, 따라서 구동드럼(61)에 의해 구동되고 쟈키 드럼(62)에 의해 팽팽하게 될 수 있다. 이 제 2 컨베이어(60)는 컨베이어 벨트의 기능과 후냉각기(post-cooler)의 기능을 가지며, 여기서, 재(灰)는 재 배출부의 상단부에 배치된 도입구(63)와 같은 하나 이상의 구멍을 통해 도입되는 역류 공기흐름에 의해 냉각되고, 1차 분쇄기(70)로 보내진 다음, 2차 분쇄기(72)로 보내진다. 그 2차 분쇄기로부터, 재는 공기에 의해 운반될 수 있는 크기로 분쇄되어 집적 호퍼(74)에 공급되고, 그 집적 호퍼로부터 편향기(deviator)(76)를 통해 운반시스템으로 보내진다. 그 운반시스템은 공기펌프(80), 배출장치 또는 배기장치로 구성될 수 있다. 1차 분쇄기(70) 위에는 비상(非常) 편향기(66)가 배치되어 있고, 그 비상 편향지는 필요한 경우 재의 배출방향을 비상 수집박스(68)로 전환시킨다.
이 시스템은 모듈식이고, 따라서, 시스템 전체가, 비산 재(fly ash)와 혼합될 수 있는 크기로 분쇄되고, 특히 건축재료 산업에서 시멘트 또는 큰크리트의 성분으로서 쉽게 재활용할 수 있는 건조한 재를 얻을 수 있게 작동한다. 그러나, 경제적인 이유로, 거친 크기의 재를 얻기 위해 분쇄시스템의 요소들을 완전히 또는 부분적으로 배제시킬 수도 있다.
적당량의 재와 함께 석탄을 사용할 때는 1차 추출기에 분쇄시스템을 연결함으로써 후냉각기의 이용을 배제할 수도 있다.
따라서, 본 발명에 따른 시스템은 예정된 목적을 완전히 달성하고 증기발생 보일러의 바닥재의 처리를 위한 완전한 플랜트를 구성한다는 것을 전술한 바로부터 알 수 있지만, 그 시스템은 도면에 나타내어진 예시적인 실시형태로서 기술된 것이고, 따라서 본 발명의 정신 또는 목적에서 벗어남이 없이 그리고 특허청구범위에 정의된 바와 같은 보호범위에서 벗어남이 없이 구성요소들의 여러가지 개조, 변경, 부가 또는 대체가 행해질 수 있다는 것을 기억해야 한다.

Claims (10)

  1. 보일러(30)의 바닥부에 부착된 전이 호퍼(40)와, 이 전이 호퍼(40)의 개방에 의해 상기 보일러(30)의 바닥부로부터 배출되는 재를 받아 운반하는 추출기(20)와, 이 추출기(20)에 연속하여 설치되어 후냉각기로서 기능하는 제 2 컨베이어(60)와, 상기 추출기(20)와 제 2 컨베이어(60)를 둘러싸는 밀폐된 강 박스(15)와, 상기 보일러(30)로부터 배출된 재를 분쇄하는 분쇄기(50,70,72)로 구성되고, 상기 보일러내에 존재하는 부압에 의해 상기 강 박스(15)에 설치된 도입구(63)를 통하여 외부로부터 도입되는 공기를, 상기 추출기(20) 및 제 2 컨베이어(60)에서의 재의 운반방향과 역방향으로 흐르게 하여, 그 공기와 재 사이에서 열교환을 행하게 하고, 이 열교환에 의해 온도가 상승한 공기를, 상기 전이 호퍼(40)의 개방에 의해 상기 강 박스(15)내로부터 상기 보일러(30)의 바닥부내로 직접 도입하도록 한 증기생산 보일러의 바닥재 배출시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 추출기(20)와, 하중지탱 기능을 가지는 일련의 강판(1)과, 구동기능을 가지는 강와이어 벨트(2)로 구성되는 컨베이어 벨트로 된 것을 특징으로 하는 증기생산 보일러의 바닥재 배출시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전이 호퍼(40)가, 그의 내부에 축적된 재를 배출하기 위한 해치 밸브(44)를 바닥부에 구비한 것을 특징으로 하는 증기생산 보일러의 바닥재 배출시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 해치 밸브(44)가, 상기 전이 호퍼(40)의 측벽(42)의 경사면에 대략 연속하는 경사를 이루는 정규 작업위치인 반개방위치와, 상기 추출기를 정지시킬 때의 완전폐쇄위치와, 응집된 재 덩어리를 배출하기 위한 완전개방위치를 취하도록 된 것을 특징으로 하는 증기생산 보일러의 바닥재 배출시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 전이 호퍼(40), 해치 밸브(44) 및 추출기(20)가 상기 보일러내의 화염(에 대향하여 있어, 그 보일러내로 열을 재방사함으로서 보일러의 연소효율을 높일 수 있게 된 것을 특징으로 하는 증기생산 보일러의 바닥재 배출시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 강 박스(15)에 설치된 도입구(63)가 다수개 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 증기생산 보일러의 바닥재 배출시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 후냉각기인 상기 제 2 컨베이어(60)의 앞에, 예비분쇄기(50)를 배치하여, 그 후냉각기에서의 재의 냉각효율을 높인 것을 특징으로 하는 증기생산 보일러의 바닥재 배출시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 건조한 재에 의한 부스트 냉각장치가 제공된 것을 특징으로 하는 증기생산 보일러의 바닥재 배출시스템.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 분쇄기(70,72)가, 차후의 산업 용도에 따른 여러 크기의 조각을 얻기 위해 재를 건조분쇄하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 증기생산 보일러의 바닥재 배출시스템.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 분쇄기(70,72)가 비산 재와 혼합될 수 있게 하는 미세한 정도로 상기 재를 건조분쇄하는 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 증기생산 보일러의 바닥재 배출시스템.
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