KR100841749B1

KR100841749B1 - 화력발전소 설비용 세라믹

Info

Publication number: KR100841749B1
Application number: KR1020080013188A
Authority: KR
Inventors: 황경순
Original assignee: 황경순
Priority date: 2008-02-13
Filing date: 2008-02-13
Publication date: 2008-06-27

Abstract

본 발명은 화력 발전소 설비용 세라믹에 관한 것으로서, 세라믹은 Al₂O₃ 85중량%, BN 4중량%, SiC 3.3 중량%, B₄C 2.5중량%, Li₂O 2.2중량%, SiO₂ 2중량%, MgO 1중량%의 성분비로 혼합된 조성물로 성형 된다. 이러한 화력발전소 설비용 세라믹에 의하면, 연료의 이송 및 배가가스의 배출처리를 위한 배관 및 설비의 내벽의 마감 시공이 용이하면서도 내마모성 및 내부식성이 향상되어 설비의 수명을 연장시킬 수 있는 장점을 제공한다.

화력발전소, 설비, 세라믹

Description

화력발전소 설비용 세라믹{ceramic object for thermal power plant}

본 발명은 화력발전소 설비용 세라믹에 관한 것으로서, 상세하게는 내마모성을 갖는 화력발전소 설비용 세라믹에 관한 것이다.

석탄을 주원료로 이용하는 화력발전소는 미세하게 분말화된 석탄을 공기와 함께 공급하여 보일러에서 연소시키고, 보일러 내에 배관된 수관 속의 물을 증기화시켜 터어빈을 회전시킴으로써 발전할 수 있도록 되어 있다. 또한, 석탄을 주원료로 이용하는 화력발전소는 경유, 중유 또는 가스가 기동시나 저부하 운전시에 보조 연료로 사용된다.

이러한 화력발전소는 통상적으로 석탄을 미세한 크기의 미분탄으로 분쇄하여 미분탄 주공급관을 통해 공급하는 석탄 분쇄기와, 미분탄 주공급관을 통해 공기를 공급하는 송풍기, 미분탄 주공급관을 통해 이송되는 미분탄과 공기의 혼합물을 공급받아 연소시키는 보일러, 보일러에서 생성된 배기가스로부터 황을 제거하는 탈황설비가 마련되어 있다.

화력발전소의 보일러로 이어지는 연료공급계통상의 관로의 내벽은 가속되는 미분탄의 내벽과의 충돌, 보일러 내에서 미분탄 연소시 발생되는 화염으로부터 전 달되는 열충격에 의해 쉽게 마모되거나 파손될 수 있다. 특히, 기동시와 운전시의 상호 다른 온도 차이에 의한 열적 변화의 반복에 의해 균열이 가거나 파손될 수 있다.

또한, 화력발전소에서 사용되는 원료인 석탄, 중유 등의 화석연료의 연소에 의해 발생되는 배기가스에는 질소산화물, 황산화물, 염화수소, 플로오르화물 등의 대기오염물이 포함되어 있고, 이 중 황산화물은 금속 및 각종 구조물을 부식시킨다.

따라서, 연료의 이송 및 배기가스의 처리를 위한 배관 및 내벽이 쉽게 파손되거나 부식되지 않게 마감처리될 수 있는 방안이 요구되고 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 부식 및 파손을 억제시킬 수 있는 화력발전소 설비용 세라믹을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 화력발전소 설비용 세라믹은 Al₂O₃85중량%, BN 4중량%, SiC 3.3 중량%, B₄C 2.5중량%, Li₂O 2.2중량%, SiO₂ 2중량%, MgO 1중량%의 성분비로 혼합된 조성물로 성형된다.

바람직하게는 상기 세라믹은 상기 조성물을 진공분위기에서 소성하여 형성된다.

본 발명에 따른 화력발전소 설비용 세라믹에 의하면, 연료의 이송 및 배기가스의 배출처리를 위한 배관 및 설비의 내벽의 마감 시공이 용이하면서도 내마모성 및 내부식성이 향상되어 설비의 수명을 연장할 수 있는 장점을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 화력발전소 설비용 세라믹을 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 세라믹이 부착된 화력발전소의 탈황설비를 나타내 보인 도면이다.

도 1을 참조하면, 화력발전소의 탈황설비(100)는 제진탑(110)과 흡수탑(130)을 구비한다.

제진탑(110)은 보일러(미도시)와 연결된 배기관(112)을 통해 이송되는 배기가스 내에 포함된 먼지를 제거하는 필터(114)와, 순환탱크(116) 내에 담겨있는 순환제를 순환펌프(118)에 의해 제진탑(110)의 인입관(113) 내로 분사할 수 있도록 되어 있다. 순환탱크(116)는 배기관과 접속된 인입관(113)을 통해 분사된 순환제를 인입관(113)으로부터 재 유입받을 수 있도록 접속되어 있다.

흡수탑(130)은 인입관(113)과 연통된 하우징(132)의 하부에 담겨있는 흡수제를 분사관(140)을 통해 하우징(132) 상부에서 분사할 수 있도록 되어 있다. 또한, 하우징(132) 내에 공기를 공급하는 공기 공급기(140)가 마련되어 있다. 참조부호 150은 교반기이다.

여기서, 순환제 및 흡수제는 적용되는 제진 및 탈황방식에 따라 공지된 방식이 적용되면 되고, 일 예로서 순환제는 배기가스에 포함된 먼지와 염화수소(HCl) 및 불화수소(HF)를 제거하기 위한 물이 적용될 수 있고, 흡수제는 석회석 슬러리가 적용될 수 있다.

참조부호 136은 황산화물이 석회석 및 공기와 반응하여 생성된 석고 슬러리를 배출하기 위한 석고 배출관(136)이고, 참조부호 138은 필터이다.

여기서, 탈황설비(100)는 보일러로부터 연장된 배기관(112), 제진탑(110), 흡수탑(130) 및 석고 배출관(136)을 포함한다.

배기가스 내에 함유된 먼지 또는 산화제 가스의 함유율이 낮고 온도가 비교 적 낮은 경우에는 제진탑(110)은 생략될 수 있다.

한편, 탈황설비(100)는 도시된 구조와 다르게 국내 등록특허 제0733075호에 개시된 탈황설비 등 공지된 다양한 방식이 적용될 수 있다.

이러한 탈황설비(100)의 배기가스 및 흡수제의 유로를 형성하는 내벽에는 배기가스, 황산화물 또는 황산과 같은 반응 부산물과의 접촉에 의해 부식 또는 파손되는 것을 방지할 수 있는 보호피막으로서 라이너 형태의 세라믹(163)이 접착되어 있다.

즉, 도 1에서 하우징(132)의 내벽(132a)에는 세라믹 접착제로 형성된 접착층(161)에 의해 보드 형태의 라이너 구조로 형성되어 접착된 세라믹(163)으로 마감처리되어 있다.

세라믹(163)들은 적절한 크기로 형성되어 적용대상 탈황설비(100)의 내벽을 마감처리할 수 있도록 마감대상 영역의 내면을 다수의 섹터영역으로 분할하였을 때 각 섹터 영역에 대응되는 형상으로 각각 형상된 것을 적용한다.

이러한 세라믹(163)은 적용대상 내벽의 형상에 대응되는 섹터영역에 부착되어 상호 모자이크 형태로 조합될 수 있도록 부착하면 된다.

세라믹(163)은 원하는 형상으로 성형된 이후 소성하였을 때 수축에 의한 형상의 변화가 억제될 수 있으면서도 내마모성 및 황산화물에 의한 부식이 억제될 수 있는 조성물로 형성된다. 또한 세라믹(163)은 1500℃ 이상의 고온에서도 충분히 견딜수 있으면서도 급냉시 열팽창에 의한 파손을 억제할 수 있는 조성물로 형성된다.

이러한 조건을 만족하는 세라믹(163)은 Al₂O₃ 85중량%, BN 4중량%, SiC 3.3 중량%, B₄C 2.5중량%, Li₂O 2.2중량%, SiO₂ 2중량%, MgO 1중량%의 성분비로 혼합된 조성물로 성형된 것을 적용한다.

상기 조성물 중 SiO₂ 및 MgO는 소성시 Al₂O₃의 소결융제로서 작용하고, 산화리튬(Li₂O)은 열팽창시 균열을 억제시킴과 아울러 내마모성을 향상시키며, 탄화규소(SiC)는 수축율 및 열적변형을 감쇠시키면서도 염화수소(Hcl), 플루오르화수소(HF), 황산에 대해 침식이 억제되는 기능을 하며, 탄화붕소(B₄C)는 높은 경도에 의해 내마모성을 증가시킨다. 또한, 질화붕소(BN)는 탄성율 및 열팽창율이 작고 열전도율이 큰 성질에 의해 열충격 저항이 매우크다.

세라믹(163)은 상기 조성물을 압축 성형하여 원하는 형상으로 가공한 다음 진공분위기에서 1600 내지 1700℃에서 소성한 것을 적용한다. 세라믹(163) 조성물의 압축 성형시 윤활제 예를 들면 올레인산을 세라믹 조성물 100중량부에 대해 1 내지 2중량부로 첨가하여 성형하는 것이 바람직하다.

한편, 세라믹(163)과 하우징(132)의 내벽(132a) 사이에는 세라믹(163)을 하우징(132a)의 내벽에 접합하기 위해 적용된 세라믹 접착제로 형성된 접착층(161)이 형성되어 있다.

접착층(161)에 적용되는 세라믹 접착제는 내마모성과 황산화물에 대해 내부식성을 갖으면서도 세라믹(163)과 하우징(132)의 내벽(132a) 사이의 결합력을 유지 할 수 있는 것이 적용된다.

이러한 요구사항을 만족시키기 위해 적용되는 세라믹 접착제는 Al₂O₃ 58 내지 62중량%, TiO₂ 8 내지 12중량%, ZrO₂ 8 내지 12중량%, 벤토나이트 3 내지 7중량%, MgO 3 내지 7중량%, Li₂O 2 내지 4 중량%, B₂O₃ 2 내지 4중량%, SiO₂ 2 내지 4중량%의 성분비로 상호 혼합된 혼합물 100중량부를 기준으로 물 5 내지 10중량부를 더 투입하여 슬러리 형태로 형성된 것을 적용한다.

바람직하게는 세라믹 접착제는 Al₂O₃ 60중량%, TiO₂ 10중량%, ZrO₂ 10중량%, 벤토나이트 5중량%, MgO 5중량%, Li₂O 3중량%, B₂O₃ 3중량%, SiO₂ 3중량%의 성분비로 상호 혼합된 혼합물 100중량부를 기준으로 물 5 내지 10중량부를 더 투입하여 슬러리 형태로 형성된 것을 적용한다.

이러한 슬러리 형태로 된 세라믹 접착제는 상온에서 일정시간 예를 들면 24시간 정도 지나면 경화된다.

세라믹 접착제는 사용시 상기 혼합물 100중량부에 대해 1 내지 3중량부의 경화제가 투입될 수 있다.

이러한 세라믹 접착제는 하우징(132)의 내벽(132a)에 도포한 후 세라믹(163)을 접착하고 경화시키면 된다.

한편, 세라믹(163)은 배기관(112), 인입관(113), 하우징(132), 석고배출관(136)의 내벽에도 마감처리용으로 적용되고, 보드 형태 이외에도 교반기(150)의 교반날개 등 다양한 형상으로 형성된 것을 적용할 수 있음은 물론이다.

또한, 세라믹(163)은 화력발전소의 미분탄 공급기 등과 같은 설비의 마모와 부식이 발생할 수 있는 부분의 내부 마감용으로 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 세라믹이 화력발전소의 탈황설비에 적용된 예를 나타내 보인 도면이다.

Claims

화력 발전설비용 세라믹에 있어서,

상기 세라믹은

Al₂O₃ 85중량%, BN 4중량%, SiC 3.3 중량%, B₄C 2.5중량%, Li₂O 2.2중량%, SiO₂ 2중량%, MgO 1중량%의 성분비로 혼합된 조성물로 성형된 것을 특징으로 하는 화력발전소 설비용 세라믹.
제1항에 있어서, 상기 세라믹은 상기 조성물을 진공분위기에서 소성하여 형성된 것을 특징으로 하는 화력발전소 설비용 세라믹.