KR0147059B1 - System and method for reheat steam temperature control in circulating fluidized bed boilers - Google Patents
System and method for reheat steam temperature control in circulating fluidized bed boilersInfo
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Abstract
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Description
[발명의 명칭][Name of invention]
순환 유동상 보일러의 증기발생기 및 이의 재열기 온도 제어방법Steam generator of circulating fluidized bed boiler and its reheater temperature control method
[발명의 상세한 설명]Detailed description of the invention
[발명의 배경][Background of invention]
본 발명은 유동상 연소기, 적어도 하나의 분리기, 재열기와 과열기가 설치된 가스 연도로 구성된 유동상 연소시스템을 증기 발생기와 2단계 증기 터빈을 포함하는 발전 설비에 관한 것이다.The present invention relates to a power generation installation comprising a steam generator and a two stage steam turbine comprising a fluidized bed combustor, a fluidized bed combustor comprising at least one separator, a reheater and a superheater.
본 발명은 또한 유동상 연소기, 적어도 하나의 분리기, 가스연도 내의 재열기로 구성된 유동상 연소 시스템을 가진 증기 발생기의 재열 온도 제어방법에 관한 것이다.The invention also relates to a method for controlling the reheat temperature of a steam generator having a fluidized bed combustion system consisting of a fluidized bed combustor, at least one separator and a reheater in the gas flue.
현재 재열 증기 온도를 제어하는 여러 방법이 알려져 있다.Currently, several methods of controlling the reheat steam temperature are known.
재열기의 온도를 제어하는 한 가지 방법은 재열기에 가스 바이패스 시스템을 설치하는 것이다. 이 경우에는 2개의 분리된 연도 가스 통로(하나는 과열기용, 다른 하나는 재열기용)를 보일러의 대류 통로에 설치하고, 각각의 하류측에 연도 가스 유동량을 변화시키기 위하여 댐퍼(damper)와 같은 수단을 설치한다. 재열기의 출구 증기 온도는 대류 통로부 사이의 연도 가스 유량을 변화시켜 제어할 수 있다. 이 시스템의 주된 결점은 댐퍼가 먼지를 함유한 고온(260-371℃) 가스 통로 내에 위치하여 여기에 마모와 기계적 손상시 생기기 쉽다는 것이다. 또 이런한 형식의 시스템으로는 증기 온도 제어 범위가 제한된다.One way to control the temperature of the reheater is to install a gas bypass system in the reheater. In this case, two separate flue gas passages (one for the superheater and one for the reheater) are installed in the convection passage of the boiler, and means such as dampers for varying the flue gas flow rate on each downstream side. Install it. The outlet steam temperature of the reheater can be controlled by varying the flue gas flow rate between the convection passages. The main drawback of this system is that the damper is located in a hot (260-371 ° C.) gas passage containing dust, which is prone to wear and mechanical damage. This type of system also limits the steam temperature control range.
재열기 출구 증기 온도를 제어하는 다른 방법은 외부 열 교환기를 이용하는 것이다. 이 경우에는 순환 유동상 시스템 내의 재순환 고체의 일부가, 재열기의 일부 또는 전부가 위치한 외부 장착 유동상 열교환기, 즉, 외부 열교환기(EHE)로 도입된다. EHE로 도입되는 고체의 양을 변화시키면 재열기로 전달되는 열량과 재열기 출기 증기 온도를 제어할 수 있다. 이 시스템의 주된 결점은 고체 유동 제어 밸브가 정비가 까다로운 부품이고, EHE 내의 재열관 표면이 마모된다는 것이다.Another way to control the reheater outlet steam temperature is to use an external heat exchanger. In this case a part of the recycle solid in the circulating fluidized bed system is introduced into an externally mounted fluidized bed heat exchanger, ie an external heat exchanger (EHE), in which part or all of the reheater is located. Changing the amount of solids introduced into the EHE can control the amount of heat delivered to the reheater and the reheater vapor temperature. The main drawback of this system is that the solid flow control valve is a difficult-to-maintenance component and the surface of the reheat tube in the EHE wears out.
제2재열기 가열 표면을 순환 유동상 연소기의 연도 가스 통로에 배치하고, 이 제1재열기를 외부 열 교환기(EHE)와 연결시키는 것이 미국 특허 제4,748,940호에 기재되어 있다. 여기서는 조절 가능한 바이패스 라인이 재열기의 가열 표면과 평행하게 연결된다. 외부 열교환기로 가는 고체 유동과 바이패스 라인에 의하여 2재열기로 가는 증기 유동을 제어하면 재열기의 출구 온도를 조절할 수 있다.Positioning the second reheater heating surface in the flue gas passage of the circulating fluidized bed combustor and connecting this first reheater with an external heat exchanger (EHE) is described in US Pat. No. 4,748,940. Here the adjustable bypass line is connected in parallel with the heating surface of the reheater. By controlling the flow of solids going to the second reheater by a solid flow to the external heat exchanger and a bypass line, the outlet temperature of the reheater can be controlled.
재열기 출구 증기 온도를 제어하는 또 다른 방법은 분무식 과열 저감기를 이용하는 것이다. 이 경우에는 과열을 방지하기 위하여 물을 분무시켜 재열기 출구 증기 온도를 제어한다. 이는 간단하기는 않지만 사이클 효율을 저하시키므로 일반적으로 채택되지 않는다.Another way to control the reheater outlet steam temperature is to use a spray superheat reducer. In this case, the reheater outlet steam temperature is controlled by spraying water to prevent overheating. This is not simple but is generally not adopted as it lowers the cycle efficiency.
또 다른 방법은 과잉 공기를 이요하는 것이다. 보일러로 공급되는 과잉 공기를 재열 증기 온도 제어에 이용할 수도 있다. 그러나, 이 방법은 보일러 효울에 악영향을 미친다.Another way is to use excess air. Excess air supplied to the boiler can also be used for reheat steam temperature control. However, this method adversely affects boiler efficiency.
가스 재순환을 이용하는 다른 방법도 있다. 이 경우에는 재열기 출구 증기 온도를 조절하기 위하여 다량의 연도 가스를 재순환시킨다. 그러나, 이 방법은 먼지를 함유한 고온 가스를 처리하기 위하여 가시 재순환 팬(fan)을 이용해야 하고, 동력이 추가로 소모된다는 결점이 있다.There is another method using gas recirculation. In this case, a large amount of flue gas is recycled to control the reheater outlet steam temperature. However, this method requires the use of a visible recycle fan to treat hot gases containing dust, with the drawback that additional power is consumed.
따라서, 본 발명은 개량된 재열 증기 온도 제어 방법 및 시스템을 위한 것이다.Accordingly, the present invention is for an improved reheat steam temperature control method and system.
[발명의 요약 및 목적][Summary and Purpose of the Invention]
본 발명의 주목적은 순환 유동상 보일러의 개량된 재열기 출구 온도 제어 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.It is a primary object of the present invention to provide an improved reheater outlet temperature control method and system for a circulating fluidized bed boiler.
본 발명에 의하면 유동상 연소기, 적어도 하나의 분리기, 가스 연도 내의 재열기로 구성된 유동상 연소 시스템을 가진 증기 발생기에 있어서, 공통된 단일 가스 연도 내에 순차적으로 설치된 제1단계 재열기 및 제2(최종)단계 재열기, 터빈으로부터 나온 냉각 증기를 선택적으로 제1 및 제2부분으로 분리시켜 상기 제1부분을 제1단계 재열기로 통하여 유도하는 수단, 그리고 제1부분 및 제2부분을 재혼합시켜 이를 제2단계 재열기를 통하여 유도하는 수단이 포함되는 것을 특징으로 하는 증기 발생기가 제공된다.According to the present invention, a steam generator having a fluidized bed combustor consisting of a fluidized bed combustor, at least one separator and a reheater in a gaseous flue, comprising a first stage reheater and a second (final) sequentially installed in a common single gaseous flue A stage reheater, means for selectively separating the cooling steam from the turbine into first and second portions and directing the first portion through the first stage reheater, and remixing the first and second portions A steam generator is provided which comprises means for guiding through a second stage reheater.
이 증기 발생기에는 제2 또는 최종 단계 재열기의 온도 제어 수단과, 상기 제1단계 재열기 주위의 냉각 증기의 선정된 부분을 직접 상기 제2단계 또는 최종 단계 재열기로 바이패스시키는 수단이 포함되는 것이 바람직하다.The steam generator includes temperature control means for a second or final stage reheater and means for bypassing a predetermined portion of cooling steam around the first stage reheater directly to the second or final stage reheater. It is preferable.
본 발명에 의한 방법은 재열기를 제1단계 및 제2단계(최종 단계)로 분리시켜 이를 공통된 단일 가스 연도 내에 순차적으로 배치시키고, 재열기로 복귀되는 냉각 증기를 제1 및 제2부분으로 선택적으로 제1 및 제2부분을 분리시켜 제1부분을 제1단계 재열기를 통하여 유도하며, 제1부분 및 제2부분을 재혼합시켜 이를 제2단계 재열기를 통하여 유도하는 것을 특징으로 한다.The method according to the invention separates the reheater into a first stage and a second stage (final stage) and places them sequentially within a common single gas flue, and selectively cools the cooling steam returned to the reheater to the first and second portions. The first and second portions are separated to guide the first portion through the first stage reheater, and the first and second portions are remixed to guide the first portion and the second portion through the second stage reheater.
[도면의 간단한 설명][Brief Description of Drawings]
본 발명의 상기 및 기타 목적과 장점은 첨부 도면을 참조한 다음의 설명으로부터 명백해질 것이다.The above and other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description with reference to the accompanying drawings.
제1도는 본 발명을 구체화시킨 전형적인 순환 유동상 보일러의 개략도1 is a schematic representation of a typical circulating fluidized bed boiler incorporating the present invention.
제2도는 본 발명의 다른 실시예의 개략도; 그리고2 is a schematic view of another embodiment of the present invention; And
제3도는 두개의 전형적인 보닐러가 단일 터빈에 연결된 배치의 개략도이다3 is a schematic diagram of an arrangement in which two typical bonilers are connected to a single turbine
[바람직한 실시예의 상세한 설명]Detailed Description of the Preferred Embodiments
제1도는 과열기 및 재열기(reheater)를 가진 전형적인 순환 유동상 보일러가 본 발명의 한가지 바람직한 실시예와 결합된 발전설비를 보인 것이다. 전체가 부호(10)으로 도시된 보일러 시스템은 연소실(14)을 가진 유동상 연소기(12)로 이루어지고, 가연성 물질, 첨가제 또는 재순환 물질일 수 있는 비가연성 물질, 일차 공기 및 이차 공기가 이 연소실(14) 내로 공급된다. 연소실의 하부(16)는 유동화공기가 도일될 수 있도록 그리드(grid) 구조를 가진다. 연소실의 벽은 내화 벽돌을 가지거나 가지지 않는 박막형 관벽(tube wall) 구조로 된 것이 바람직하다.Figure 1 shows a power plant in which a typical circulating fluidized bed boiler with superheater and reheater is combined with one preferred embodiment of the present invention. The boiler system, shown in its entirety by reference numeral 10, consists of a fluidized bed combustor 12 having a combustion chamber 14, wherein the non-combustible material, primary air and secondary air, which may be combustible materials, additives or recycled materials, comprise the combustion chamber. 14 is supplied into. The lower portion 16 of the combustion chamber has a grid structure so that fluidized air can be doled. The wall of the combustion chamber is preferably of a thin tube wall structure with or without refractory bricks.
연소실 내에는 제1단계 및 제2단계 과열기(18,20)가 설치되어 있다. 연소실 내의 물질은 연도(22)를 통하여 고온 분리기(24)로 운반되고, 여기서 연도 가스로부터 고체가 분리되어 고체 재순환 시스템(26, 28, 30)에 의하여 연소실의 하부로 재순환된다. 이들은 연소실의 하부로 복귀하기 전에 유동상 냉각기 등의 장치를 통과할 수도 있다.The first and second stage superheaters 18 and 20 are installed in the combustion chamber. The material in the combustion chamber is conveyed through the flue 22 to the high temperature separator 24 where solids are separated from the flue gas and recycled to the bottom of the combustion chamber by solid recycle systems 26, 28, 30. They may pass through devices such as fluidized bed coolers before returning to the bottom of the combustion chamber.
공급되는 물의 순환 회로와 이 차 과열기는 본 발명의 필수 요소가 아니므로 상세히 기술하지 않았다.The circulation circuit of the supplied water and this secondary superheater are not essential elements of the present invention and have not been described in detail.
고온 분리기로부터 나온 연도 가스는 연도(32)를 따라 대류 통로연도(34)를 통과한다. 일단 과열기(38)가 대류 통로연도에 설치되고, 재열기(40,42)는 과열기(38)의 하류에서 절단기(economizer)표면(44)의 상류에 설치된다. 이 재열기는 제1단계 재열기(42) 및 제2 또는 최종 단계 재열기(40)의 2단계로 구성되는 것으로 나타내었다. 재열기를 2단계 이상으로 할 수도 있는데, 이 때에는 최종 단계를 제2단계 재열기(40)처럼 과열기(38)의 바로 하류측에 설치하여야 한다. 이들은 가스 유동 방향이 아래를 향하고, 재열 증기 유동이 위를 항하는 역류형 열교환기처럼 배치된다. 이 연도 통로 내에 과열기(38)를 설치하면 제2단계 또는 최종단계재열기(40)로 흐르는 가스 온도를 임계 온도 이하로 유지시키는데 도움을 준다. 이러한 배치는 앞으로 기술된 바이패스 구조와 함께 재열기 영역 내의 온도를 독특하고 효과적으로 제어할 수 있도록 한다.Flue gas from the hot separator passes through convection passage flue 34 along flue 32. The superheater 38 is once installed in the convection passageway, and the reheaters 40, 42 are installed upstream of the economizer surface 44 downstream of the superheater 38. This reheater is shown to consist of two stages: first stage reheater 42 and second or final stage reheater 40. The reheater may be made in two or more stages, in which case the final stage should be installed just downstream of the superheater 38 as the second stage reheater 40. They are arranged like counter-current heat exchangers with gas flow direction down and reheat steam flow up. The installation of the superheater 38 in this flue passage helps to maintain the gas temperature flowing to the second or final stage reheater 40 below the critical temperature. This arrangement, together with the bypass structure described above, allows for unique and effective control of the temperature in the reheater zone.
이 영역(역류형 열교환기)를 빠져 나가는 증기 온도가 이 영역으로 들어오는 가스 온도와 비슷한 경우에 이 영역으로 흐르는 증기량을 감소시키면 열흡수량이 크게 줄어든다. 증기 온도가 가스 온도에 접근하게 되면 열전달을 위한 가용 유효 열량이 감소된다. 이것이 본 발명에 의한 재열 온도 제어 시스템의 기본 원리이다.If the vapor temperature exiting this zone (backflow heat exchanger) is similar to the gas temperature entering this zone, reducing the amount of steam flowing into this zone significantly reduces the heat absorption. As the steam temperature approaches the gas temperature, the available effective heat for heat transfer is reduced. This is the basic principle of the reheat temperature control system according to the present invention.
제1도에 도시된 발전 시스템에서는 증기를 제2단계 터빈으로 공급한다. 도시된 실시예에서 과열기(38)로부터 나온 증기는 출구 헤더(header, 46), 공급 라인(48) 및 밸브(50)를 통하여 고압 터빈(52)의 입구측으로 흐른다. 터빈(52)으로부터 나온 냉각된 증기는 복귀 라인(53)을 통하여 재열기(42,40)로 복귀된다. 부호(55)의 위치에서 바이패스 라인(54)이 복귀 라인(53)과 연결되어 냉각된 증기의 일부가 바이패스되고, 나머지 증기는 차압 제어 밸브(56)에 의하여 제1단계 재열기(42)의 입구 헤더(58)로 도입된다.The power generation system shown in FIG. 1 supplies steam to a second stage turbine. In the embodiment shown, steam from the superheater 38 flows to the inlet side of the high pressure turbine 52 through the outlet header 46, the supply line 48 and the valve 50. The cooled steam from turbine 52 is returned to reheaters 42 and 40 via return line 53. The bypass line 54 is connected to the return line 53 at the position of reference 55 so that a portion of the cooled steam is bypassed, and the remaining steam is first stage reheater 42 by the differential pressure control valve 56. Is introduced into the inlet header 58.
재열기(42)를 통과한 증기는 출구헤더(60)를 통하여 빠져 나와 부호(62)의 위치에서 냉각된 증기의 바이패스된 부분과 혼합된다. 제1단계 재열기(42)의 입구 매니폴드와 바이패스 라인 사이의 유동을 제어하기 위한 유량 제어 밸브(64)가 바이패스 라인(54)에 설치되어 있다. 부호(62)의 위치에서 재혼합된 증기는 제2 또는 최종 단계 재열기(40)로 유입되어 더 가열된 후, 출구 헤더(68), 공급 라인(70) 및 밸브(72)를 통하여 제2단계 터빈 또는 저압 터빈(IPT, 74)으로 들어간다. 바이패스 라인(54)과 제1단계 재열기(42) 사이의 냉각된 증기량의 비율을 적절히 선정하면 다단 재열기 내의 온도를 효율적으로 제어할 수 있다.The steam passing through the reheater 42 exits through the outlet header 60 and mixes with the bypassed portion of the cooled steam at the location 62. The bypass line 54 is provided with a flow control valve 64 for controlling the flow between the inlet manifold and the bypass line of the first stage reheater 42. The steam remixed at the position 62 is introduced into the second or final stage reheater 40 and further heated, followed by a second through the outlet header 68, the supply line 70 and the valve 72. Enter the stage turbine or low pressure turbine (IPT) 74. By properly selecting the ratio of the amount of cooled steam between the bypass line 54 and the first stage reheater 42, the temperature in the multi-stage reheater can be efficiently controlled.
제1단계 재열기(42)의 연도 가스 통로를 따른 위치는, 냉각된 재열 증기의 요구량을 제2단계 재열기(40)로 직접 바이패스시켜도 제1단계 재열기를 빠져 나오는 증기의 온도가 재열기 관 재료의 허용 금속 온도 이상이상으로 높아지지 않도록 선정된다. 이 한계는 제1단계 재열기 재료가 그 허용 금속 온도를 초과하지 않도록 설정된다. 대표적인 한계치는 556℃이나, 실제 설계 조건에 따라 변할 수도 있다. 이 시스템의 목적은 관 외벽 최고 온도가 선정된 재료의 허용 금속 온도 한계를 넘지 않도록 하는 것있다.The position along the flue gas passage of the first stage reheater 42 is such that the temperature of the steam exiting the first stage reheater is reestablished even if the required amount of cooled reheat steam is bypassed directly to the second stage reheater 40. It is selected so that it does not rise above the allowable metal temperature of the heat pipe material. This limit is set such that the first stage reheater material does not exceed its allowable metal temperature. Typical limits are 556 ° C, but may vary with actual design conditions. The purpose of this system is to ensure that the tube outer wall maximum temperature does not exceed the allowable metal temperature limit of the selected material.
제어 밸브(56,64)는 증기 온도 제어 범위 전체에 걸쳐 온도 제어가 가능하고, 모든 재열기 표면이 보일러의 대류 통로 연도내에 위치하며, 노 내장형 재열기 표면을 설치할 필요가 없도록 배치된다. 이로 인하여, 예컨대 한 대 이상의 배일러가 한 터빈 시스템과 연결된 경우 시동이 용이해진다. 이 배치에서는 밸브들이 여러 작동 조건 하에서 재열 증기 유량 평형 수단을 이룬다.Control valves 56 and 64 are temperature controllable throughout the steam temperature control range, and all reheater surfaces are located within the convection passage year of the boiler and are arranged without the need to install a furnace built-in reheater surface. This facilitates starting, for example when more than one baler is connected to one turbine system. In this arrangement the valves constitute reheat steam flow rate balancing means under various operating conditions.
순환 유동상 보일러에서는 불황성 물질로 된 유동상 내에서 연소가 진행된다. 연소실로부터 빠져 나온 유동상 물질은 (고온 사이클론같은) 고온 수집기에 의하여 적절한 밀봉 장치를 통해 복귀된다. 작동시 공기와 연료는 연소실(14)로 운반되고, 공기와 유동상 물질이 정확하게 유동되도록 하면 유동상 물질이 유동 상태를 유지한다. 유동화 공기는 부호(16)의 위치에서 연소실의 하부에 있는 그리드 구조를 통하여 도입된다. 연도 가스와 연소 생성물은 함유 고체와 함께 먼저 과열기(18,20)로 열을 전달하고, 연도(22)를 통하여 고온 분리기(24)로 도입되어 여기서 고체가 분리된 후 재순환 시스템(26,28,30)을 통하여 연소실로 복귀된다. 그 후 고온 연도 가스는 연도(32)를 통하여 고온 분리기(들)로부터, 최종단계 과열기(38)와 여러 단계의 재열기(40,42)가 설치된 대류 통로 연도(34)로 운반된다.In a circulating fluidized bed boiler, combustion proceeds in a fluidized bed of inert material. Fluidized material exiting the combustion chamber is returned through a suitable sealing device by a hot collector (such as a high temperature cyclone). In operation, air and fuel are transported to the combustion chamber 14 and fluidized material remains in flow when air and fluidized material are correctly flowed. Fluidized air is introduced through the grid structure at the bottom of the combustion chamber at the position 16. The flue gas and combustion products, together with the solids contained, first transfer heat to the superheaters 18 and 20 and are introduced into the high temperature separator 24 via the flue 22 where the solids are separated and then the recirculation system 26, 28, Return to the combustion chamber via 30). The hot flue gas is then conveyed through the flue 32 from the hot separator (s) to the convection passage flue 34 provided with a final stage superheater 38 and several stages of reheaters 40 and 42.
이상 기술된 시스템에서는 3단계 과열기(18,20,38)가 설치되어 있고, 여기서 과열기(38)는 연도 가스 대류 통로에 설치되어 있다. 필요하다면 증기 온도 제어를 위하여 다단 과열기 사이에 과열 저감기(desuperheater)를 설치할 수도 있다. 재열기 출구 증기 온도를 정밀 제어할 수 있도록 2단계의 재열기(40,42)는 제어 밸브 및 연결관과 함께 대류 통로 연도내에 위치한다. 복귀라인(53)에서 시스템으로 재도입되는 냉각 증기가 그 연결부(55)에서 바이패스 라인(54)를 통하여 선택적으로 2 증기류로 분리되도록 배관 시스템이 구성된다. 한 증기류는 제1단계 재열기를 통과하여 입구 헤더(58)를 통하여 분배된다. 다른 한 증기류는 밸브(64)와 입구 헤더(66)를 통하여 제2단계 재열기로 들어간다. 필요한 온도 제어에 비례하며 증기류가 선택적으로 분리되고, 온도 제어는 밸브(56,64)에 의하여 이루어진다.In the system described above, three stage superheaters 18, 20 and 38 are provided, where the superheater 38 is installed in the flue gas convection passage. If necessary, a superheater may be installed between the multistage superheaters for steam temperature control. Two stage reheaters 40 and 42, together with control valves and connectors, are located within the convection path year so as to precisely control the reheater outlet steam temperature. The piping system is configured such that cooling steam reintroduced into the system at return line 53 is selectively separated into two vapor streams at its connection 55 via bypass line 54. One vapor stream passes through the first stage reheater and is distributed through the inlet header 58. The other steam flows into the second stage reheater via valve 64 and inlet header 66. The steam flow is selectively separated in proportion to the required temperature control, and temperature control is achieved by valves 56 and 64.
출구 헤더(60)로부터 제1단계 재열기를 빠져 나오는 고온 증기는 유량 제어 밸브(64)의 하류측에서 바이패스 라인(54)에 의하여 냉각된 증기와 혼합되고, 혼합된 증기류는 입구 헤더(66)를 통하여 제2단계 재열기로 들어 간다. 제1단계 재열기를 통과하는 유량은 제어 밸브(55,64)의 적절한 조작에 의하여 조절되고, 이에 따라 제2단계 재열기(40)를 빠져 나오는 증기 온도가 조절된다. 제2 또는 최종 단계 배열기로부터 빠져 나오는 고온 증기는 고온 재열 증기 라인인 공급라인(70)에 의하여 터빈으로 복귀된다.The hot steam exiting the first stage reheater from the outlet header 60 is mixed with steam cooled by the bypass line 54 downstream of the flow control valve 64, and the mixed steam flows into the inlet header ( 66) enters the second stage reheater. The flow rate through the first stage reheater is regulated by the proper operation of the control valves 55 and 64, thereby adjusting the steam temperature exiting the second stage reheater 40. The hot steam exiting the second or final stage arrangement is returned to the turbine by supply line 70, which is a hot reheat steam line.
차압 응답식 제어장치(80)는 유량 제어 밸브(64)에 작용하는 차압을 조절하기 위하여 차압제어 밸브(56) 설정을 제어한다. 이 제어장치(80)는 냉각 증기 복귀 라인(53)과 재열기(42)의 출구의 연결부(62)의 출구 압력 및 바이패스 라인(54) 사이의 차압에 의하여 작동한다. 있는 제1도에서 은선으로 표시된다. 제어장치(80)는 보일러에 걸리는 부하의 함수로 밸브(56)를 제어하도록 되어 있다.The differential pressure control controller 80 controls the differential pressure control valve 56 setting to adjust the differential pressure acting on the flow control valve 64. This control device 80 is operated by the differential pressure between the bypass line 54 and the outlet pressure of the connection 62 of the outlet of the cooling steam return line 53 and the reheater 42. In FIG. 1, a hidden line is shown. The controller 80 is adapted to control the valve 56 as a function of the load on the boiler.
바이패스 라인(54)의 밸브(64)는 제2단계 또는 최종 단계 재열기(40)로부터 나오는 증기의 출구 온도에 응답하는 온도 응답식 제어장치(82)에 의하여 제어된다. 이는 제1도에 은선으로 표시되어 있다. 이 실시예에서 재열기(40)의 온도는 예컨대, 538℃±10℃이 한계 내로 유지된다. 재열기(40)로부터 나오는 증기 온도가 543℃이상으로 증가하면 밸브(64)가 개방되어 추가 냉각 증기를 직접 재열기(40)로 바이패스시킨다. 온도가 532℃이하로 하강하면 밸브(64)가 폐쇠되어 제2단계 재열기(40)로 바이패스되는 냉각증기의 유량을 감소시킨다.The valve 64 of the bypass line 54 is controlled by a temperature responsive controller 82 responsive to the outlet temperature of the steam exiting the second or final stage reheater 40. This is indicated by hidden lines in FIG. In this embodiment the temperature of the reheater 40 is kept within the limits, for example, 538 ° C. ± 10 ° C. When the steam temperature from reheater 40 increases above 543 ° C., valve 64 opens to bypass additional cooling steam directly to reheater 40. When the temperature falls below 532 ° C., the valve 64 is closed to reduce the flow rate of the cooling steam bypassed to the second stage reheater 40.
제2도에는 과열기(38)가 재열기(40,42) 사이에 위치한다는 점을 제외하고는 제1도와 동일한 시스템이 도시되어 있다. 유일한 단계의 과열기(38)가 대류 통로 연도내로 설치되고, 제2단계 재열기(40)는 과열기의 상류측에, 제1단계 재열기(42)는 하류측에 위치한다. 또, 절탄기(44)가 과열기(38)의 하류측에 설치된다. 이것이 제1도의 시스템과 다른 점있다. 제2단계 재열기(40)를 과열기(38)의 상류측에 위치시키면 저부하 상태에서 더 많은 열량을 뽑아 낼 수 있다. 이렇게 하면, 과열기의 제어 범위에 영향을 거의 미치지 않으면서 증기 온도 제어 범위를 늘릴 수 있다. 이처럼 재열 증기 온도 제어범위를 넓히면 온도 부함 가능성면에서 2시스템을 하나의 터빈에 연결시키가 용이해진다.FIG. 2 shows the same system as in FIG. 1 except that the superheater 38 is located between the reheaters 40 and 42. The only stage superheater 38 is installed in the convection passage flue, the second stage reheater 40 is located upstream of the superheater, and the first stage reheater 42 is located downstream. In addition, a breaker 44 is provided downstream of the superheater 38. This is different from the system of FIG. Positioning the second stage reheater 40 upstream of the superheater 38 allows for more heat to be drawn off at low load. In this way, the steam temperature control range can be increased with little influence on the control range of the superheater. This wider range of reheat steam temperature control makes it easier to connect two systems to one turbine in terms of possible temperature loading.
제2단계 재열기(40)가 가열기(38)의 상류층에 설치된 이 실시예에서는 재열기의 온도 제어 범위로 넓어진다. 가스는 과열기(38)를 통과하기 전에 재열기(40)를 통과하므로 보일러에 어느 정도의 부하가 걸릴 때까지는 재열기(40)의 임계 온도 이하로 떨어지지 않는다. 과열기(38)가 대류 통로 내에서 재열기(40) 다음에 설치되므로, 부하가 약 25 내지 30%에 도달할 때까지는 가스 온도가 재열기(40)의 임계 온도 이하로 떨어지지 않는다. 이 경우에도, 본 발명에 의하면 온도 제어를 위한 냉각 증기를 확보할 수 있다. 더 높은 부하점이 필요하다면, 최대 부하가 약 35 내가 405로 되도록 관의 금속 재료를 변경시킬 수 있다. 시스템의 부하가 25%에서 약 40%에 도달할 때까지 통과하는 유동이 불필요하다는 것이 본 발명의 또 다른 장점있다.The second stage reheater 40 is widened to the temperature control range of the reheater in this embodiment provided in the upstream layer of the heater 38. The gas passes through the reheater 40 before passing through the superheater 38 so that it does not fall below the critical temperature of the reheater 40 until the boiler is loaded to some extent. Since the superheater 38 is installed after the reheater 40 in the convection passage, the gas temperature does not drop below the critical temperature of the reheater 40 until the load reaches about 25-30%. Even in this case, the present invention can ensure cooling steam for temperature control. If a higher load point is needed, the metal material of the tube can be changed so that the maximum load is about 35 to 405. Another advantage of the present invention is that no flow through is required until the load of the system reaches 25% to about 40%.
제3도에는 보일러가 2대라는 점을 제외하고 제1도와 동일한 시스템이 도시되어 있다. 이 시스템에서 제1 보일러 설비에는 제1도와 동일한 부호가 부여되어 있고, 제2 보일러 설비에는 동일한 부호에 '를 붙였다. 이 실시예는 2대의 보일러가 단일 터빈에 증기를 공급한다. 이러한 형식의 시스템에서는 재열기 출구의 증기 온도가 전체 작동 가능 조건에 걸쳐 한계치 내로 유지되도록 각 보일러로 가는 재열 증기량을 제어하는 수단이 반드시 필요하다. 이 시스템에서는2대의 보일러에 대하여 이중의 제어장치 및 배관이 필요하다.3 shows the same system as in FIG. 1 except that there are two boilers. In this system, the same code | symbol is attached | subjected to the 1st boiler installation, and the same code | symbol was attached | subjected to the 2nd boiler installation. In this embodiment, two boilers supply steam to a single turbine. In this type of system, a means is needed to control the amount of reheat steam going to each boiler so that the steam temperature at the reheater outlet is kept within limits over the entire operational condition. This system requires dual controls and piping for two boilers.
재열 증기 온도 제어용 밸브(56,64)는 정상 및 비정상 작동 조건 어느 경우에든 유량 균형과 재열기 출기 온도를 한계치 내로 유지시키는 데 이용될 수 있다. 이 실시예에서는 과열 저감기(76,78)와 함께 감압 밸브(80,82)가 고온 시동, 저온 시동 및 제1 보일러 가동 중 제2 보일러의 시동시에도 융통성이 있도록 한다. 이같은 간단한 시스템으로 복잡한 증기 혼합 시스템이 불필요하다. 여러 부하 조건하에서 간단하고 효율적인 재열기 출구 온도 제어 방법 및 장치가 본 발명에 의하여 제공된다.Reheat steam temperature control valves 56 and 64 may be used to maintain the flow balance and reheater outlet temperature within limits in either normal or abnormal operating conditions. In this embodiment, the pressure reducing valves 80 and 82, together with the overheat reducers 76 and 78, are flexible even at high temperature start, low temperature start and start of the second boiler during the first boiler operation. This simple system eliminates the need for complex steam mixing systems. A simple and efficient reheater outlet temperature control method and apparatus under various load conditions is provided by the present invention.
저온 시동으로 작동시, 연소실(14)로 연료와 연소 공기가 도입되어 연소가 시작된다 연소에 의하여 열이 발생하고, 고온 연소 공기는 연소실 내에서 상향 이동하여 연소실 벽 속의 물과 과열기(18,20)로 열을 전단할다. 고온 가스와 연소 생성물 및 고체는 연소실을 지나 연도(22)를 통하여 고온 분리기(24)로 도입되고, 여기서 고체가 분리되어 연소실로 복귀된다. 고온 연도 가스는 연도(32)를 따라 대류 통로(34)로 도입되고, 여기서 열이 과열기(38), 제2단계 또는 최종 단계 재열기(40), 제1단계 재열기(42)의 순으로 열이 전달된다. 고온 가스는 냉각 증기가 유동하기 전에 시스템 내를 유동한다. 보일러가 점화된 후 증기가 발생하여 터빈을 기동시키기 전에 일정 기간 동안 연료를 연소시켜 고온 가스를 발생시킨다. 냉각된 재열 증기는 터빈이 가동될 때까지는 유동을 시작하지 않는다.When operating at low temperature, fuel and combustion air are introduced into the combustion chamber 14 to commence combustion. The heat is generated by combustion, and the hot combustion air moves upward in the combustion chamber so that the water in the combustion chamber wall and the superheater 18,20 Shear the heat with Hot gas and combustion products and solids are introduced through the combustion chamber through the flue 22 into the hot separator 24 where the solids are separated and returned to the combustion chamber. The hot flue gas is introduced into the convection passage 34 along the flue 32, where heat is in the order of the superheater 38, the second or final stage reheater 40, and the first stage reheater 42. Heat is transferred. The hot gas flows through the system before the cooling vapors flow. After the boiler is ignited, steam is produced for a period of time to produce hot gases before steam is generated to start the turbine. The cooled reheat steam does not start flowing until the turbine is started.
고온 가스는 관벽 내의 물과 증기, 과열기 및 재열기로 열을 전달하므로 연속된 각 단계마다 온도가 떨어진다. 최대 부하시 연소실 출구를 빠져 나가는 가스 온도는 843 내지 927℃있다. 가스와 물의 온도 차이가 클수록 열전달량이 크고, 각 가열기를 빠져 나오는 가스 온도가 낮다.The hot gas transfers heat to the water and steam in the pipe wall, to the superheater and to the reheater, so the temperature drops in each successive step. The gas temperature exiting the combustion chamber outlet at full load is between 843 and 927 ° C. The greater the temperature difference between the gas and water, the greater the heat transfer and the lower the gas temperature exiting each heater.
보일러의 부하가 어느정도로 될 때까지는 가스가 과열기를 통과하므로 재열기(40)의 임계 온도보다 온도가 낮다. 또, 과열기(38)가 가스 통로 내에서 재열기(40)보다 앞에 위치하므로 40 내지 50% 부하를 초과하기 전에는 가스 온도가 재열기(40)의 임계 온도보다 낮다. 이 때에는 본 발명에 의하여 온도 제어를 위한 냉각 증기를 확보할 수 있다. 시스템이 50% 부하에 도달할 때까지는 재열기를 통한 유동이 불필요하다는 것이 본 발명의 다른 장점있다. 대부분의 표준형 시스템은 (저온 또는 고온) 시동의 초기 단계에서 특정 부위의 연소를 방지하기 위하여 재열기를 통한 유동을 필요로 한다. 그러므로 고가의 바이패스 시스템을 이용하여야만 한다. 그러나, 본 발명의 경유는 바이패스가 불필요하고, 시동 기간도 단축시킬 수 있다.Since the gas passes through the superheater until the load of the boiler becomes a certain degree, the temperature is lower than the critical temperature of the reheater 40. In addition, since the superheater 38 is positioned ahead of the reheater 40 in the gas passage, the gas temperature is lower than the critical temperature of the reheater 40 before exceeding the 40-50% load. In this case, the present invention can ensure cooling steam for temperature control. Another advantage of the present invention is that flow through the reheater is not necessary until the system reaches 50% load. Most standard systems require flow through the reheater to prevent combustion of certain areas in the early stages of start (low or high temperature). Therefore, an expensive bypass system must be used. However, the diesel oil of the present invention does not require bypass and can also shorten the startup period.
이상의 설명으로부터 여러가지 수정과 변경을 가할 수 있으며, 어떤 경우에는 따른 특징은 이용하지 않고, 특징 중의 일부만 이용할 수도 있다. 그러므로, 본 발명은 특정 실시예에 대하여 기술되었지만 첨부된 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않고 여러가지 수정과 변경을 가할 수 있을 것이다.Various modifications and changes can be made from the above description, and in some cases, only some of the features may be used without using the corresponding features. Therefore, while the invention has been described with respect to particular embodiments, various modifications and changes may be made without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the appended claims.
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