KR101922933B1 - Plasma ignition burner for coal power plant - Google Patents

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KR101922933B1 KR1020160131187A KR20160131187A KR101922933B1 KR 101922933 B1 KR101922933 B1 KR 101922933B1 KR 1020160131187 A KR1020160131187 A KR 1020160131187A KR 20160131187 A KR20160131187 A KR 20160131187A KR 101922933 B1 KR101922933 B1 KR 101922933B1
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Abstract

플라즈마 미분탄 점화용 버너 및 석탄화력발전 기동용 플라즈마 미분탄 버너가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 미분탄 점화용 버너는, 전극과, 상기 전극을 수용하는 플라즈마 튜브를 포함하며, 상기 전극을 통해 방전기체로부터 플라즈마를 발생시켜 상기 플라즈마 튜브 선단의 착화부에 공급하는 플라즈마 토치, 플라즈마 튜브의 일측 외주면을 에워싸며, 상기 플라즈마 튜브와의 사이로 형성되는 제1 연소공기도입부에 점화용 미분탄을 1차 연소공기와 함께 회전 유입시키는 제1 연소공기 유입관이 접선방향으로 설치된 제1 연소공기챔버, 제1 연소공기챔버와 연결되고 플라즈마 튜브의 외주면 타측을 에워싸 플라즈마 튜브와의 사이에 제1 유동채널을 형성하는 제1 연소공기노즐, 제1 연소공기챔버 외측에 설치되며, 제1 연소공기챔버와의 사이로 형성되는 제2 연소공기도입부에 2차 연소공기를 유입시키는 제2 연소공기 유입관이 반경방향으로 설치된 제2 연소공기챔버, 제2 연소공기챔버와 연결되고 제1 연소공기노즐을 에워싸 제1 연소공기노즐과의 사이에 제2 유동채널을 형성하는 제2 연소공기노즐 및 제1 연소공기노즐과 제2 연소공기노즐 단부에 각각 장착되는 제1 유로전환기와 제2 유로전환기를 포함한다.A plasma-pulverized coal burner and a plasma-pulverized coal burner for coal-fired power generation are disclosed. According to an aspect of the present invention, there is provided a burner for pulverizing a pulverized coal, comprising: an electrode; and a plasma tube accommodating the electrode, wherein plasma is generated from the discharge gas through the electrode and supplied to the ignition unit at the tip of the plasma tube A first combustion air inflow pipe surrounding the outer circumferential surface of one side of the plasma torch and the plasma tube and rotating and introducing the fine carbon powder for ignition together with the primary combustion air is formed in the first combustion air introduction portion formed between the plasma torch and the plasma tube, A first combustion air chamber connected to the first combustion air chamber and surrounding the other side of the outer circumferential surface of the plasma tube to form a first flow channel between the plasma tube and the first combustion air nozzle; A second combustion air introducing portion for introducing the second combustion air into the second combustion air introducing portion formed between the first combustion air chamber and the first combustion air chamber, A second combustion air nozzle connected to the second combustion air chamber and surrounding the first combustion air nozzle to form a second flow channel between the first combustion air nozzle and the second combustion air chamber, And a first flow path diverter and a second flow path diverter mounted respectively at the first combustion air nozzle and the second combustion air nozzle end.

Description

플라즈마 미분탄 점화용 버너 및 이를 포함하는 석탄화력발전 기동용 플라즈마 미분탄 버너{Plasma ignition burner for coal power plant}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a burner for igniting a pulverized coal, and a plasma-assisted burner for coal-

본 발명은 플라즈마 미분탄 점화용 버너 및 이를 포함하는 석탄화력발전 기동용 플라즈마 미분탄 버너에 관한 것으로, 특히 플라즈마를 이용하여 석탄(미분탄)을 연소하는 플라즈마 미분탄 점화용 버너 및 이를 포함하는 석탄화력발전 기동용 플라즈마 미분탄 버너에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma-pulverized coal burner and a plasma-pulverized coal burner for use in the coal-pulverized power generation starting method including the same, and more particularly to a plasma-pulverized coal burner for burning coal (pulverized coal) The present invention relates to a plasma pulverized coal burner.

석탄화력발전의 원리는 700℃ 이상의 보일러 내부에 미분탄을 분사, 연소시켜 얻은 에너지로 물을 끓여 증기로 만들고, 그 증기로 터빈을 회전시켜 회전력을 얻은 후 터빈 축에 연결된 발전기로 전기를 얻는 것이다.The principle of coal-fired power generation is that the energy obtained by injecting and burning pulverized coal inside the boiler of 700 ° C or higher boils the water into steam, the steam is used to rotate the turbine to obtain the torque, and then the electricity is obtained from the generator connected to the turbine shaft.

일반적으로 석탄화력발전소는 정기 보수 및 고장 등으로 연간 약 2-10회 가량 가동 중지 상황이 발생하며, 이를 재 기동하기 위해 보일러의 예열이 필수로 요구된다. 예를 들면, 예열을 위해 버너시스템이 적용되며, 그 버너시스템을 보일러 기동 점화장치라고 한다.Generally, coal-fired power plants are shut down about 2-10 times annually due to regular maintenance and breakdown, and it is necessary to preheat boilers to restart them. For example, a burner system is applied for preheating, and the burner system is referred to as a boiler ignition device.

보일러 기동을 위한 점화장치로 종래부터 등유버너가 일반적으로 사용되고 있다. 그러나 등유버너를 보일러 기동 시부터 사용할 경우 유류비 부담이 커져 결국 유지비용이 증가되는 문제가 있다.Conventionally, kerosene burners are generally used as an ignition device for starting a boiler. However, when the kerosene burner is used from the start of the boiler, there is a problem that the fuel cost burden is increased and the maintenance cost is increased.

한국등록특허 제10-1525140호(등록일 2015. 06. 02)Korean Registered Patent No. 10-1525140 (Registered on May 06, 2015)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 기동 시부터 등유버너에만 의존하지 않고 플라즈마를 이용하여 석탄(미분탄)을 연소하는 플라즈마 미분탄 점화용 버너 및 이를 포함하는 석탄화력발전 기동용 플라즈마 미분탄 버너를 제공하고자 하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a plasma-pulverized coal burner for burning coal (pulverized coal) using plasma without depending only on a kerosene burner from start-up, and a plasma-pulverized coal burner for coal- will be.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 다단 연소방식으로 연소 시 발생되는 질소산화물(NOx)을 줄일 수 있어 환경친화적이면서 에너지 절약을 도모할 수 있는 플라즈마 미분탄 점화용 버너 및 이를 포함하는 석탄화력발전 기동용 플라즈마 미분탄 버너를 제공하고자 하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a burner for plasma-pulverized coal combustion which can reduce nitrogen oxides (NOx) generated during combustion in a multi-stage combustion system and is environmentally friendly and can save energy, and a coal- The present invention is directed to a plasma-less pulverized coal burner.

과제의 해결 수단으로서 본 발명의 일 실시 예에 따르면, According to an embodiment of the present invention,

전극과, 전극을 수용하는 플라즈마 튜브를 포함하며, 상기 전극을 통해 방전기체로부터 플라즈마를 발생시켜 상기 플라즈마 튜브(Plasma tube) 선단의 착화부에 공급하는 플라즈마 토치(Plasma torch);A plasma torch including a plasma tube accommodating an electrode and generating plasma from the discharge gas through the electrode and supplying the generated plasma to the ignition unit at the tip of the plasma tube;

상기 플라즈마 튜브의 일측 외면부를 에워싸며, 상기 플라즈마 튜브와의 사이로 형성되는 제1 연소공기도입부에 점화용 미분탄을 1차 연소공기와 함께 회전 유입시키는 제1 연소공기 유입관이 접선방향으로 설치된 제1 연소공기챔버(1st Air chamber);A first combustion air inflow pipe surrounding the outer surface of one side of the plasma tube and rotating and introducing the fine carbon powder for ignition together with the primary combustion air into a first combustion air introduction portion formed between the plasma tube and the plasma tube, A combustion chamber (1 st Air chamber);

상기 제1 연소공기챔버와 연결되고 상기 플라즈마 튜브의 외면부 타측을 에워싸며, 상기 점화용 미분탄과 1차 연소공기가 상기 착화부로 이동되도록 상기 플라즈마 튜브와의 사이에 제1 유동채널을 형성시키는 제1 연소공기노즐(1st Air nozzle);And a second flow channel connected to the first combustion air chamber and surrounding the other side of the outer surface of the plasma tube to form a first flow channel between the ignition pulverized coal and the plasma tube so that the primary combustion air is moved to the ignition unit. 1 combustion air nozzle (1 st Air nozzle);

상기 제1 연소공기챔버 외측에 설치되며, 상기 제1 연소공기챔버와의 사이로 형성되는 제2 연소공기도입부에 2차 연소공기를 유입시키는 제2 연소공기 유입관이 반경방향으로 설치된 제2 연소공기챔버(2nd Air chamber);A second combustion air introduction pipe installed outside the first combustion air chamber for introducing secondary combustion air into a second combustion air introduction portion formed between the first combustion air chamber and the second combustion air chamber, Chamber (2 nd Air chamber);

상기 제2 연소공기챔버와 연결되고 상기 제1 연소공기노즐을 에워싸며, 상기 2차 연소공기가 상기 착화부로 이동되도록 상기 제1 연소공기노즐과의 사이에 제2 유동채널을 형성시키는 제2 연소공기노즐(2nd Air nozzle);A second combustion air chamber connected to said second combustion air chamber and surrounding said first combustion air nozzle and defining a second flow channel between said secondary combustion air and said first combustion air nozzle to be moved to said ignition unit, 2 nd Air nozzle;

상기 제1 연소공기노즐의 단부에 장착되며, 상기 점화용 미분탄과 1차 연소공기의 유동방향을 전환시켜 난류성 흐름을 갖게 하는 제1 유로전환기(1st diverter); 및A first flow diverter (1 st diverter) mounted at an end of the first combustion air nozzle and having a turbulent flow by switching the direction of flow of the firing pulverized coal and the primary combustion air; And

상기 제2 연소공기노즐의 단부에 장착되며, 2차 연소공기의 유동방향을 전환시켜 난류성 흐름을 갖게 하는 제2 유로전환기(2nd diverter);를 포함하는 플라즈마 미분탄 점화용 버너를 제공한다. And a second flow diverter (2 nd diverter) mounted at an end of the second combustion air nozzle for switching a flow direction of the secondary combustion air to have a turbulent flow.

또한 본 발명의 일 측면에 따른 플라즈마 미분탄 점화용 버너는, 1차 연소공기와 함께 이동되는 상기 점화용 미분탄이 선회기류를 형성하면서 노즐 내에 균일하게 분산되어 착화부로 이동되도록 상기 제1 유동채널의 임의 위치에 설치되는 제1 선회기류발생기; 및Further, according to one aspect of the present invention, there is provided a burner for ignition of plasma pulverized coal, wherein the pulverized pulverized coal to be moved together with the primary combustion air is uniformly dispersed in the nozzle while forming a swirling flow, A first swirling airflow generator installed at the position; And

상기 2차 연소공기가 선회기류를 형성하면서 착화부로 이동되도록 상기 제2 유동채널의 임의 위치에 설치되는 제2 선회기류발생기;를 더 포함할 수 있다.And a second swirling airflow generator installed at an arbitrary position of the second flow channel such that the secondary combustion air is transferred to the ignition part while forming a swirling air flow.

이때, 상기 제1 선회기류발생기 및 제2 선회기류발생기는 원호방향으로 이격 배열되며 한 방향으로 경사진 복수의 날개(Vane)들을 포함하는 임펠러(Impeller)구조로, 플라즈마 튜브의 외면부 임의 위치와 제1 연소공기노즐 임의 위치에 각각 장착될 수 있다.The first swirling airflow generator and the second swirling airflow generator are impeller structures spaced apart in the arcuate direction and including a plurality of vanes inclined in one direction. The impeller structure is disposed at an arbitrary position on the outer surface of the plasma tube And can be mounted at any position of the first combustion air nozzle.

또한 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 미분탄 점화용 버너에서, 상기 제1 연소공기챔버는, 상기 제1 연소공기 유입관이 연결되며 원통모양으로 형성되는 챔버튜브(Chamber tube)와, 상기 챔버튜브의 일측 개구에 설치되며 외주면에 곡선형 안내면이 형성된 환형의 제1 코일 가이드(1st Coal guide)와, 상기 제1 코일 가이드 반대편의 챔버튜브 타측 개구에 설치되며, 내주면에 곡선형 안내면이 형성된 환형의 제2 코일 가이드(2nd Coal guide)를 포함하는 구성일 수 있다.The first combustion air chamber may include a chamber tube connected to the first combustion air inlet pipe and formed in a cylindrical shape, An annular first coil guide (1 st Coal guide) provided at one opening of the first coil guide and having a curved guide surface formed on the outer circumferential surface thereof, an annular first coil guide And a second coil guide (second coil guide).

또한 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 미분탄 점화용 버너에 적용된 상기 제1 유로전환기 및 제2 유로전환기는, 제1 연소공기노즐의 단부와 제2 연소공기노즐의 단부로부터 멀어질수록 관경이 증대되는 확관형 구조로 형성될 수 있다.In addition, the first and second flow path switching devices and the second flow path switching devices applied to the burner for pulverized carbonaceous coal according to an embodiment of the present invention increase in diameter as the distance from the end of the first combustion air nozzle and the end of the second combustion air nozzle Like structure.

이때 제1 유로전환기의 경사각과 제2 유로전환기의 경사각을 같게 함으로써, 1차 연소공기 및 점화용 미분탄과 플라즈마의 상호작용으로 제1 유로전환기 내측에서부터 발생된 초기 화염의 바깥쪽에 확장형 난류성 흐름의 2차 연소공기가 공급되어 화염이 안정화되도록 하는 한편, 1차 유로전환기 내측의 초기 화염의 급격한 온도 상승을 억제하여 질소산화물이 감소되도록 한다. In this case, by making the inclination angle of the first flow path switching device and the inclination angle of the second flow path switching device the same, the interaction between the primary combustion air and the pulverized pulverized coal and the plasma causes the expansion of the turbulent flow The combustion air is supplied to stabilize the flame while suppressing the rapid temperature rise of the initial flame inside the primary flow path switching device to reduce nitrogen oxides.

또한 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 점화용 미분탄이 1차 연소공기와 함께 착화부로 유동되는 통로인 상기 제1 유동채널에 비해 제2 유동채널의 통로 단면을 크게 함으로써, 1차 연소공기에 비해 보다 많은 양의 2차 연소공기가 착화부에 공급되어 안정적인 2차 연소가 이루어지도록 함이 바람직하다.According to an embodiment of the present invention, by making the cross section of the passage of the second flow channel larger than that of the first flow channel, which is a passage through which the firing pulverized coal flows together with the primary combustion air to the ignition portion, It is preferable that a larger amount of secondary combustion air is supplied to the ignition portion so that stable secondary combustion is achieved.

과제의 해결 수단으로서 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, According to another embodiment of the present invention as a solution to the problem,

전술한 일 실시 예에 따른 플라즈마 미분탄 점화용 버너; A burner for plasma-pulverized coal combustion according to the above-described embodiment;

상기 플라즈마 미분탄 점화용 버너의 제2 연소공기노즐 일부 또는 전체를 에워싸면서 연소로까지 길게 연장되며, 일측 연료 도입부를 통해 도입된 연소용 미분탄이 공기와 함께 착화부로 공급되도록 상기 플라즈마 미분탄 점화용 버너와의 사이에 주 연료공급채널을 형성하는 주 연료공급관(Main coal tube);The plasma spraying burner for burning the plasma is provided so as to surround a part or the whole of the second combustion air nozzle of the plasma pulverizing coal combustion burner and to extend to the combustion furnace and to supply the pulverized pulverized coal introduced through the one- A main fuel tube for forming a main fuel supply channel with the main fuel tube;

상기 주 연료공급관의 선단 외측에 이를 에워싸는 구조로 설치되며, 외부에서 1차 주 연소공기를 도입하여 연소로 내부의 화염에 공급하도록 상기 주 연료공급관과의 사이에 제1 연소공기채널을 형성하는 제1 연소공기공급관(1st Main air tube); 및A first combustion air channel formed between the main fuel supply pipe and the main fuel supply pipe so as to surround the outer periphery of the main fuel supply pipe, 1 combustion air supply line (1 st Main air tube); And

상기 제1 연소공기공급관의 선단 외측에 이를 에워싸는 구조로 설치되며, 외부에서 2차 주 연소공기를 도입하여 연소로 내부의 화염에 공급하도록 제1 연소공기공급관과의 사이에 제2 연소공기채널을 형성하는 제2 연소공기공급관(2nd Main air tube);을 포함하는 석탄화력발전 기동용 플라즈마 미분탄 버너를 제공한다.And a second combustion air channel is provided between the first combustion air supply pipe and the second combustion air supply pipe so as to supply secondary combustion air from the outside to the flame inside the combustion furnace so as to surround the tip of the first combustion air supply pipe. And a second combustion air supply pipe (2 nd Main air tube) for forming the second combustion air supply pipe.

여기서, 상기 1차 주 연소공기가 선회기류를 형성하면서 연소로 내 화염에 공급되도록 상기 제1 연소공기채널의 임의 위치에 제3 선회기류발생기가 설치될 수 있다.Here, a third swirling airflow generator may be installed at an arbitrary position of the first combustion air channel so that the primary main combustion air is supplied to the combustion furnace inner flame while forming the swirling air flow.

이때, 제3 선회기류발생기는 제1 연소공기공급관의 외연에 원호방향으로 이격 배열되며 한 방향으로 경사진 복수의 날개(Vane)들을 포함하는 임펠러(Impeller)일 수 있다.At this time, the third swirling airflow generator may be an impeller which is arranged on the outer edge of the first combustion air supply pipe in a circular arc direction and includes a plurality of vanes inclined in one direction.

본 발명의 실시 예에 따르면, 종래 기술과 같이 기동시부터 값비싼 등유버너에 의존하지 않고 플라즈마를 이용하여 석탄(미분탄)을 연소하기 때문에, 에너지 절약과 운용비 절감 등 효율 및 경제성 측면에서 이점이 있고, 다단 연소방식으로써 질소산화물(NOx)의 생성을 크게 줄일 수 있어 환경적 측면에서 또한 유리한 효과가 있다.According to the embodiment of the present invention, coal (pulverized coal) is burned using plasma without relying on costly kerosene burners from the time of starting as in the prior art, so there is an advantage in terms of efficiency and economical efficiency such as energy saving and reduction in operation cost , The production of nitrogen oxides (NOx) can be greatly reduced by a multi-stage combustion system, which is also advantageous in environmental aspects.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 미분탄 점화용 버너의 측면도.
도 2는 도 1의 플라즈마 미분탄 점화용 버너를 A-A선 방향에서 바라본 단면도.
도 3은 도 1의 플라즈마 미분탄 점화용 버너를 B-B선 방향에서 바라본 단면도.
도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 제1 연소공기챔버의 단면도.
도 5는 도 4에 나타난 제1 연소공기챔버의 우측면도.
도 6은 도 2 및 도 3에 도시된 플라즈마 튜브의 정면도.
도 7은 도 2 및 도 3에 도시된 제2 연소공기챔버의 단면도.
도 8은 도 7에 도시된 제2 연소공기챔버의 우측면도.
도 9는 도 2의 'C'부를 확대 도시한 본 발명의 요부 확대도.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 미분탄 점화용 버너의 화염 형성 개념도.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 석탄화력발전 기동용 플라즈마 미분탄 버너의 개념도.
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 석탄화력발전 기동용 플라즈마 미분탄 버너의 화염 형성 개념도.1 is a side view of a burner for plasma-pulverized coal combustion according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a cross-sectional view of the burner for pulverized coal pulverized coal of FIG. 1 viewed from the direction of the line AA; FIG.
3 is a cross-sectional view of the burner for pulverized coal pulverized coal of FIG. 1 viewed from the BB line direction.
4 is a sectional view of the first combustion air chamber shown in Figs. 2 and 3. Fig.
Fig. 5 is a right side view of the first combustion air chamber shown in Fig. 4; Fig.
Fig. 6 is a front view of the plasma tube shown in Figs. 2 and 3. Fig.
7 is a cross-sectional view of the second combustion air chamber shown in Figs. 2 and 3. Fig.
Fig. 8 is a right side view of the second combustion air chamber shown in Fig. 7; Fig.
FIG. 9 is an enlarged view of the essential part of the present invention, which is an enlarged view of a portion 'C' in FIG. 2;
10 is a conceptual diagram of flame formation of a plasma-pulverized coal burner according to an embodiment of the present invention.
11 is a conceptual diagram of a plasma pulverized coal burner for starting coal-fired power generation according to another embodiment of the present invention.
12 is a conceptual diagram of flame formation of a pulverized pulverized coal burner for coal-fired power generation in accordance with another embodiment of the present invention.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이하 본 발명을 설명함에 있어 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. In describing the present invention, the terminology used herein is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the present invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.It is to be understood that the terms "comprises", "having", and the like in the specification are intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, parts, or combinations thereof.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Also, the terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

더하여, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In addition, the terms " part, "" unit," " module, "and the like, which are described in the specification, refer to a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software .

첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일도면 참조부호를 부여하기로 하며 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In the following description with reference to the accompanying drawings, the same reference numerals are given to the same constituent elements, and a duplicate description thereof will be omitted. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 미분탄 점화용 버너의 측면도이며, 도 2와 도 3은 도 1의 플라즈마 미분탄 점화용 버너를 각각 A-A선과 B-B선 방향에서 바라본 단면도이다.FIG. 1 is a side view of a plasma-pulverized coal burner according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views taken along line A-A and line B-B of FIG.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 일 실시 예에 따른 플라즈마 미분탄 점화용 버너(1)는 석탄을 주 연료로 하는 화력발전에 있어 초기 석탄 연소를 위한 점화용 버너로서, 고온환경에 발생시킨 플라즈마로 미분 형태의 탄소함유 연료를 연소시켜 본격적인 연소 전 예열에 필요한 화염을 발생시키는 것으로, 플라즈마 토치(10)와 이를 둘러싸는 관형(Tube type) 부품들로 구성된다. Referring to FIGS. 1 to 3, the plasma-pulverized coal burner 1 according to an embodiment is an ignition burner for initial coal combustion in thermal power generation using coal as the main fuel, and is a plasma generated in a high- Containing fuel and generates a flame necessary for full preheating before combustion, and is composed of a plasma torch (10) and tubular type parts surrounding the plasma torch (10).

플라즈마 토치(Plasma torch, 10)는 기본적으로, 전극과 이 전극을 수용하는 플라즈마 튜브(Plasma tube, 11)를 포함하며, 고전압이 걸린 전극에 방전기체를 흘려 플라즈마를 발생시키고 플라즈마 튜브(11) 선단의 착화부(FA, 착화가 이루어지는 영역)에 공급한다. 이처럼 고전압 전극에 방전기체를 흘려 플라즈마를 발생하는 플라즈마 토치(10)는 공지된 구성이므로 상세한 설명은 생략한다.A plasma torch 10 basically includes an electrode and a plasma tube 11 for accommodating the electrode. A discharge gas is flowed through the electrode with a high voltage to generate a plasma, and a tip of the plasma tube 11 To the ignition part (FA, ignition area) of the vehicle. The plasma torch 10, which generates a plasma by flowing a discharge gas to the high-voltage electrode, has a well-known structure, and thus its detailed description is omitted.

관형(Tube type) 부품들에는, 플라즈마 튜브(11)의 일측 외면부를 에워싸는 제1 연소공기챔버(12), 제1 연소공기챔버(12)에 접속되며 플라즈마 튜브(11)의 타측 외면부를 에워싸는 제1 연소공기노즐(13), 그리고 제1 연소공기챔버(12) 외측의 제2 연소공기챔버(14) 및 제2 연소공기챔버(14)에 공기유동 가능하게 접속되고 상기 제1 연소공기노즐(13) 외측에 설치되는 제2 연소공기노즐(15)을 포함한다.The tube type components include a first combustion air chamber 12 surrounding one side of the plasma tube 11 and a second combustion air chamber 12 surrounding the other side of the plasma tube 11, 1 combustion air nozzle 13 and a second combustion air chamber 14 and a second combustion air chamber 14 outside the first combustion air chamber 12 and connected to the first combustion air nozzle 14 And a second combustion air nozzle (15) provided on the outer side of the second combustion air nozzle (13).

도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 제1 연소공기챔버의 단면도이며, 도 5는 도 4에 나타난 제1 연소공기챔버의 우측면도이다.Fig. 4 is a cross-sectional view of the first combustion air chamber shown in Figs. 2 and 3, and Fig. 5 is a right side view of the first combustion air chamber shown in Fig.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 제1 연소공기챔버(1st Air chamber, 12)는 플라즈마 튜브(11)의 일측 외면부를 에워싸는 구조로 설치될 수 있다. 제1 연소공기챔버(12)는 상기 플라즈마 튜브(11)와의 사이에 제1 연소공기도입부(121)를 형성시키며, 제1 연소공기챔버(12) 외면부에는 제1 연소공기 유입관(120)이 접선방향으로 설치된다. Referring to FIGS. 2 to 5, the first air chamber 12 may surround the outer surface of one side of the plasma tube 11. The first combustion air chamber 12 forms a first combustion air inlet 121 between the first combustion air chamber 12 and the plasma tube 11. A first combustion air inlet pipe 120 is formed in the outer surface of the first combustion air chamber 12, Is installed in the tangential direction.

이에 따라, 상기 제1 연소공기도입부(121)에는 외부에서 공급되는 미분 형태의 탄소함유 연료(이하, '점화용 미분탄'이라 함)가 소정량의 1차 연소공기와 함께 회전 유입되며, 이로 인해 도입부(121) 내 전 영역에 걸쳐 점화용 미분탄이 균일하게 분산된 상태로 제1 연소공기챔버(12) 후단에 연결되는 상기 제1 연소공기노즐(13)로 이동될 수 있다. Accordingly, the carbon-containing fuel in the form of fine particles supplied from the outside (hereinafter, referred to as " ignition pulverized coal ") supplied to the first combustion air introduction portion 121 rotates and flows together with the predetermined amount of the primary combustion air, The first combustion air nozzle 13 is connected to the rear end of the first combustion air chamber 12 in a state where the fine carbon powder for ignition is uniformly dispersed over the entire area of the introduction part 121.

제1 연소공기챔버(12)는, 제1 연소공기유입관의 접선방향으로 설치되는 원통모양의 챔버튜브(Chamber tube, 122)와, 챔버튜브(122)의 일측 개구에 설치되는 환형의 제1 코일 가이드(1st Coal guide, 124)를 포함한다. 그리고 상기 제1 코일 가이드(124) 반대편의 챔버튜브(122) 타측 개구에 설치되는 환형의 제2 코일 가이드(2nd Coal guide, 126)를 구비한다.The first combustion air chamber 12 has a cylindrical chamber tube 122 installed in the tangential direction of the first combustion air inflow pipe and a first chamber 1 having an annular first And a coil guide (first coil guide) 124. And a second coil guide (126) provided at the other side of the chamber tube (122) opposite to the first coil guide (124).

제1 코일 가이드(124)와 상기 제2 코일 가이드(126)는, 상기 챔버튜브(122)와 함께 제1 연소공기도입부(121)를 구획하는 부재로서 기능하는 동시에, 1차 연소공기와 함께 제1 연소공기도입부(121)에 유입되는 점화용 미분탄이 상기 제1 연소공기노즐(13)로 정체 없이 원활히 유동될 수 있도록 안내하는 하는 것으로, 각각의 내주면과 외주면에 곡선형 안내면이 형성된다.The first coil guide 124 and the second coil guide 126 function as a member for partitioning the first combustion air introduction portion 121 together with the chamber tube 122, The first combustion air nozzle 13 is provided with a curved guide surface on the inner circumferential surface and the outer circumferential surface of the first combustion air nozzle 13 so as to smoothly flow the fine carbon powder to be introduced into the first combustion air inlet 121.

제1 연소공기챔버(12) 후단에 연결되는 상기 제1 연소공기노즐(1st Air nozzle, 13)은 축방향으로 긴 속이 빈 중공관 구조로서, 상기 플라즈마 튜브(11)의 외면부 타측을 소정의 간격을 두고 에워싸는 형태로 설치되며, 이로 인해 상기 플라즈마 튜브(11)와 제1 연소공기노즐(13) 사이에 제1 유동채널(130)을 형성되어 상기 점화용 미분탄과 1차 연소공기가 상기 착화부(FA)로 이동될 수 있다.The first combustion air nozzle (13) connected to the rear end of the first combustion air chamber (12) has a hollow hollow structure having a long hollow in the axial direction. The other side of the outer surface of the plasma tube (11) So that a first flow channel 130 is formed between the plasma tube 11 and the first combustion air nozzle 13 so that the primary pulverized coal and the primary combustion air are ignited (FA). ≪ / RTI >

제1 유동채널(130)은 고온의 플라즈마 토치(10)를 둘러쌈으로써 고온 환경으로 유지되며, 제1 유동채널(130) 내 점화용 미분탄의 체류 시간이 길수록 보다 많은 양의 열에너지를 흡수할 수 있어 휘발성분의 방출에 유리하다. 제1 유동채널(130)에 대한 점화용 미분탄의 체류 시간을 늘리는 방법에는 크게 두 가지 방안이 고려될 수 있다. The first flow channel 130 is maintained in a high temperature environment by surrounding the high temperature plasma torch 10 and the longer the residence time of the firing pulverized coal in the first flow channel 130 is, Which is advantageous for the release of volatile components. Two methods for increasing the residence time of the pulverized coal for ignition with respect to the first flow channel 130 can be considered.

하나는 제1 유동채널(130)을 보다 길게 가져가는 방안이며, 다른 하나는 점화용 미분탄이 제1 유동채널(130) 내에서 회전 운동을 하면서 착화부(FA)로 진행하도록 하는 방안이다. 제1 유동채널(130)을 길게 확보하려면 그만큼 플라즈마 토치(10)와 제1 연소공기노즐(13)의 축방향 길이가 길어져야 하므로 회전 운동을 통해 보다 긴 시간 고온 환경에 노출될 수 있도록 하는 것이 효과적이다.One is to take the first flow channel 130 longer and the other is to make the pulverized pulverized coal move to the ignition part FA while rotating in the first flow channel 130. The length of the plasma torch 10 and the first combustion air nozzle 13 in the axial direction must be long enough to ensure a long length of the first flow channel 130 so that the plasma torch 10 and the first combustion air nozzle 13 can be exposed to the high- effective.

도 6은 도 2 및 도 3에 도시된 플라즈마 튜브의 정면도이다.Fig. 6 is a front view of the plasma tube shown in Figs. 2 and 3. Fig.

도 6 및 앞선 도 2, 도 3을 참조하면, 제1 유동채널(130)의 임의 위치에는 회전기류, 즉 점화용 미분탄이 회전하면서 착화부로 이동되도록 제1 선회기류발생기(18)가 설치된다. 제1 선회기류발생기(18)는 플라즈마 튜브(11)의 외면에 두 개가 소정거리 이격되는 형태로 설치될 수 있으며, 플라즈마 튜브(11)의 원호면을 따라 이격 배열되며 한 방향으로 소정각(θ1, 바람직하게는, 10ㅀ 내외) 경사진 복수의 날개(Vane, V)를 갖는 임펠러(Impeller)일 수 있다.Referring to FIG. 6 and FIG. 2 and FIG. 3, a first swirling airflow generator 18 is installed at an arbitrary position in the first flow channel 130 so that the rotating airflow, that is, the pulverizing fine powder is rotated and moved to the ignition part. The first swirling airflow generator 18 may be installed on the outer surface of the plasma tube 11 at a predetermined distance from the outer surface of the plasma tube 11 and may be spaced along the arc surface of the plasma tube 11, (Preferably about 10 ㅀ or less), and an impeller having a plurality of inclined vanes (V).

제1 연소공기챔버(12)에 1차 연소공기와 함께 회전 유입된 상기 점화용 미분탄은 제1 유동채널(130)을 따라 이동하는 중간에 제1 선회기류발생기(18)를 통과하면서 재차 회전기류를 형성하게 되며, 회전운동을 하면서 착화부(FA) 쪽으로 진행함에 따라 제한된 구간(고온환경에 노출된 제1 유동채널)에 보다 많은 시간 체류하게 되므로 열분해에 필요한 보다 많은 열을 흡수할 수 있다.The ignition pulverized coal that has been rotated together with the primary combustion air in the first combustion air chamber 12 passes through the first swirling airflow generator 18 in the middle of moving along the first flow channel 130, As it proceeds toward the ignition part FA while rotating, it is able to absorb more heat required for thermal decomposition because it rests in a limited section (first flow channel exposed to a high temperature environment) for a longer time.

또한, 상기 제1 선회기류발생기(18)에 의해 회전 운동을 하면서 진행함에 따라, 제1 유동채널(130)의 종단면방향에 대해 어느 한쪽에 쏠림 없이 균일하게 분산된 상태로 착화부(FA)에 공급될 수 있어 플라즈마와의 상호 작용으로 안정적인 초기 점화가 구현될 수 있다. In addition, as the first swirling airflow generator 18 proceeds while being rotated, the ignition part FA is uniformly dispersed with respect to the longitudinal direction of the first flow channel 130, And stable initial ignition can be realized by interaction with the plasma.

도 7은 도 2 및 도 3에 도시된 제2 연소공기챔버의 단면도이며, 도 8은 도 7에 도시된 제2 연소공기챔버의 우측면도이다.Fig. 7 is a cross-sectional view of the second combustion air chamber shown in Figs. 2 and 3, and Fig. 8 is a right side view of the second combustion air chamber shown in Fig.

도 7 내지 도 8과 앞선 도 2 및 도 3을 함께 참조하면, 제2 연소공기챔버(2nd Air chamber, 14)는 전술한 제1 연소공기챔버(12) 외측에 이를 둘러싸는 구조로 설치된다. 제2 연소공기챔버(14)에는 내측에 수용된 제1 연소공기챔버(12)에 구비되는 제1 연소공기 유입관(120)의 관통을 위한 관통홀(142)이 형성되며, 제2 연소공기 유입관(140)이 반경방향으로 설치된다.Referring to FIGS. 7 to 8 and FIGS. 2 and 3, a second air chamber 14 is installed outside the first combustion air chamber 12 to surround the second combustion chamber. The second combustion air chamber 14 is formed with a through hole 142 for passing through the first combustion air inflow pipe 120 provided in the first combustion air chamber 12 accommodated in the second combustion air chamber 14, A tube 140 is installed in the radial direction.

제1 연소공기챔버(12)를 둘러싸는 구조로 상기 제2 연소공기챔버(14)가 설치됨으로써 상기 제1 연소공기챔버(12)와의 사이에 외부로부터의 2차 연소공기를 수용하고 제2 연소공기노즐(15)로 보내는 제2 연소공기도입부(141)가 형성되며, 제2 연소공기도입부(141)에는 상기 제2 연소공기 유입관(140)을 통해 외부로부터 2차 연소공기가 유입된다.The second combustion air chamber (14) is installed in the structure surrounding the first combustion air chamber (12) to receive the secondary combustion air from the outside with the first combustion air chamber (12) The second combustion air introduction portion 141 is formed in the second combustion air introduction portion 141 and the secondary combustion air is introduced into the second combustion air introduction portion 141 from the outside through the second combustion air introduction pipe 140.

제2 연소공기챔버(14)로 유입된 2차 연소공기는 제2 연소공기노즐(2nd Air nozzle, 15)이 형성하는 제2 유동채널(150)을 거쳐 상기 착화부(FA)에 2차 연소를 위한 연소공기로 공급되며, 이때 제2 연소공기노즐(15)은 축방향으로 긴 속이 빈 중공관 구조로서, 제2 연소공기챔버(14)에 연결되고 상기 제1 연소공기노즐(13)을 에워싸 상기 제1 연소공기노즐(13)과의 사이에 상기 제2 유동채널(150)을 형성시킨다.The secondary combustion air introduced into the second combustion air chamber 14 is supplied to the ignition unit FA through the second flow channel 150 formed by the second combustion air nozzle 15, Wherein the second combustion air nozzle 15 is an axially long hollow hollow structure and is connected to a second combustion air chamber 14 and is connected to the first combustion air nozzle 13 And forms the second flow channel (150) between the first combustion air nozzle (13) and the first combustion air nozzle (13).

제2 유동채널(150)의 임의 위치에는 상기 2차 연소공기를 선회류 형태로 전환시키는 제2 선회기류발생기(19, 도 2 및 도 3 참조)가 설치된다. 제2 선회기류발생기(19)는 제1 연소공기노즐(13) 외면의 임의 위치에 그 원호면을 따라 이격 배열되며 한 방향으로 소정각(θ2, 바람직하게는, 15ㅀ ~ 25ㅀ) 경사진 복수의 날개(Vane, V)를 갖는 임펠러(Impeller) 형태로 구비될 수 있다.A second swirling airflow generator 19 (see FIGS. 2 and 3) for switching the secondary combustion air into a swirling flow is installed at a predetermined position of the second flow channel 150. The second swirling airflow generator 19 is arranged at an arbitrary position on the outer surface of the first combustion air nozzle 13 so as to be spaced along its arc surface and inclined at a predetermined angle (? 2, preferably 15? 25?) Or in the form of an impeller having a plurality of vanes (V).

이에 따라 제2 연소공기챔버(14)에 유입된 2차 연소공기는 상기 제2 유동채널(150)을 따라 이동하는 중간에 상기 제2 선회기류발생기(19)를 통과하면서 회전유동을 하면서 충분히 예열되고, 이 상태로 착화부(FA)에 공급됨으로써 전술한 점화용 미분탄과 1차 연소공기가 플라즈마와 상호 작용하여 발생된 1차 화염(F1)에 연소공기를 추가 공급하여 2차 연소가 이루어지도록 한다.Accordingly, the secondary combustion air introduced into the second combustion air chamber 14 passes through the second swirling airflow generator 19 while being moved along the second flow channel 150, And supplied to the ignition part FA in this state, so that the combustion air is further supplied to the primary flame F1 generated by the interaction of the above-mentioned ignition pulverized coal and the primary combustion air with the plasma so that the secondary combustion is performed do.

도 9는 도 2의 'C'부를 확대 도시한 요부 확대도이다.FIG. 9 is an enlarged view of the main part showing 'C' part of FIG. 2 in an enlarged scale.

도 9와 앞서 첨부된 도 2 및 도 3을 함께 참조하면, 일 실시 예는 제1 연소공기노즐(13)의 단부에 장착되어 점화용 미분탄과 1차 연소공기의 유동방향을 확장 전환시키는 제1 유로전환기(1st diverter, 16)와, 제2 연소공기노즐(15)의 단부에 장착되어 2차 연소공기의 유동방향을 확장 전환시키는 제2 유로전환기(2nd diverter, 17)를 포함한다. Referring to FIG. 9 and FIGS. 2 and 3 attached heretofore, one embodiment is mounted on the end of the first combustion air nozzle 13, and the first and second combustion air nozzles 13, A first diverter 16 and a second diverter 17 mounted on an end of the second combustion air nozzle 15 for diverting the flow direction of the secondary combustion air.

제1 유로전환기(16)와 제2 유로전환기(17)는 플라즈마 토치(10) 전방의 착화부(FA)에 공급되는 점화용 미분탄과 1차 연소공기, 그리고 2차 연소공기의 유동을 전환시켜 난류성 흐름을 갖도록 기능한다. 이를 위해 도면의 예시와 같이 제1 연소공기노즐(13)의 단부와 제2 연소공기노즐(15)의 단부로부터 멀어질수록 관경이 증대되는 확관형 구조로 형성될 수 있다.The first flow path switching device 16 and the second flow path switching device 17 switch the flow of the ignition pulverizing coal supplied to the ignition part FA in front of the plasma torch 10 and the primary combustion air and the secondary combustion air It functions to have a turbulent flow. For this purpose, it can be formed in a bellows-like structure in which the diameter of the nozzle increases as the distance from the end of the first combustion air nozzle 13 and the end of the second combustion air nozzle 15 increases.

제1 유로전환기(16)의 경사각(α)과 제2 유로전환기(17)의 경사각(β)을 같게 하면, 1차 연소공기 및 점화용 미분탄과 플라즈마의 상호작용으로 제1 유로전환기(16) 내측에서부터 발생된 초기 화염의 바깥쪽에 확장형 난류성 흐름의 2차 연소공기가 공급되어 화염이 안정화될 수 있고, 1차 유로전환기 내측의 초기 화염의 급격한 온도 상승을 억제할 수 있어 질소산화물 또한 감소시킬 수 있다. When the inclination angle alpha of the first flow diverter 16 and the inclination angle beta of the second flow diverter 17 are made equal to each other, the first flow diverter 16 is operated by the interaction between the primary combustion air and the pulverized coal for ignition and the plasma, It is possible to stabilize the flame by supplying the secondary combustion air of the extended turbulent flow to the outside of the initial flame generated from the inner side and to suppress the rapid temperature rise of the initial flame inside the first flow passage converter, have.

한편 본 발명의 일 실시 예에서, 점화용 미분탄이 1차 연소공기와 함께 착화부(FA)로 유동되는 통로인 상기 제1 유동채널(130)에 비해 제2 유동채널(150)의 통로 단면이 크게 형성되도록 구성(D2>D1)함으로써, 1차 연소공기에 비해 보다 많은 양의 2차 연소공기가 착화부(FA)에 공급되어 안정적인 2차 연소가 이루어질 수 있도록 하는 것도 바람직한 방안일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the passage cross section of the second flow channel 150 is smaller than the first flow channel 130, which is a passage through which the firing pulverized coal flows together with the primary combustion air to the ignition portion FA It is also preferable that a larger amount of secondary combustion air is supplied to the ignition part FA than the primary combustion air so that stable secondary combustion can be achieved.

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 미분탄 점화용 버너의 작동 상태도로서, 1차 연소공기 및 점화용 미분탄과 플라즈마의 상호작용으로 제1 유로전환기(16) 내측에서부터 초기 화염이 발생하고, 이 초기 화염의 둘레에 2차 연소공기가 공급되어 보다 큰 2차 화염(F2)이 발생하는 것을 나타낸 화염 형성 개념도를 나타내고 있다.10 is an operational state diagram of a plasma-pulverized coal combustion burner according to an embodiment of the present invention, in which an initial flame is generated from the inside of the first flow path switching unit 16 due to the interaction between the primary combustion air and the pulverized coal for ignition and the plasma, And the secondary combustion air is supplied around the initial flame to generate a larger secondary flame F2.

도 10과 앞서 첨부된 도 2를 함께 참조하면, 점화용 미분탄 이송수단으로 공기가 이용된다. 구체적으로, 점화용 미분탄은 1차 연소공기와 함께 제1 연소공기 유입관(120)을 통하여 제1 연소공기챔버(12)로 회전 유입되고, 1차 연소공기 챔버에 설치된 전후 한 쌍의 코일 가이드(124, 126)에 의해 제1 연소공기노즐(13)로 정체 없이 원활하게 이동된다.With reference to FIG. 10 and FIG. 2 attached heretofore, air is used as the pulverized coal delivery means for ignition. Specifically, the pulverized coal for ignition is rotated and introduced into the first combustion air chamber 12 through the first combustion air inflow pipe 120 together with the primary combustion air, and a pair of front and rear coil guides And smoothly moved to the first combustion air nozzle 13 without being stagnant by the first and second combustion air nozzles 124 and 126.

제1 연소공기노즐(13) 내측의 제1 유동채널(130)에 하나 이상의 제1 선회기류발생기(18)가 설치됨으로써, 제1 유동채널(130)을 따라 이동되는 점화용 미분탄은 제1 연소공기노즐(13) 내에서 재차 선화기류를 형성하면서 관내에 균일하게 분산된 상태로 이동되어 착화부(FA)에 분사되고, 착화부(FA)에서 플라즈마 토치(10)에 의한 플라즈마(P)와 상호작용을 통해 착화되고 1차 화염(F1)을 형성하게 된다. One or more first swirling airflow generators 18 are provided in the first flow channel 130 inside the first combustion air nozzle 13 so that the pulverized coal for ignition moved along the first flow channel 130 flows through the first combustion channel The plasma is uniformly dispersed in the tube while being jetted into the ignition part FA while forming the flow of the air in the air nozzle 13 again and the plasma P generated by the plasma torch 10 They are ignited through interaction and form the primary flame (F1).

특히, 점화용 미분탄이 제1 유동채널(130)을 따라 착화부(FA)로 회전 이동하는 과정에서 플라즈마 토치(10)로부터 착화 전 열분해에 필요한 열량을 전달받아 충분히 가열됨으로써 휘발성분을 방출하게 되고, 방출된 휘발성분이 착화부(FA)에서 플라즈마와 상호작용을 일으켜 착화가 일어나고 제1 내측에서부터 1차 화염(F1)이 버너 축방향으로 형성된다.Particularly, the pulverized pulverized coal is transferred from the plasma torch 10 to the ignition part FA along the first flow channel 130, and is heated sufficiently by receiving the heat amount required for pyrolysis before ignition, thereby discharging volatile components , The released volatile component interacts with the plasma in the ignition part (FA) to cause ignition, and the primary flame (F1) is formed in the burner axis direction from the first inside.

착화 개시와 함께 미분탄에 포함된 입자 크기가 작은 고정 탄소가 연소되며, 입자 크기 큰 고정 탄소는 기상반응(氣相反應, 반응에 관여하는 물질이 모두 기체 상태로 진행되는 화학반응)을 일으켜 1차 화염(F1)이 안정적으로 형성될 수 있다.With the initiation of ignition, the fixed carbon having a small particle size contained in the pulverized coal is burnt, and the fixed carbon having a large particle size causes a gas phase reaction (a chemical reaction in which the substances involved in the reaction progress in a gaseous state) The flame Fl can be stably formed.

플라즈마 착화에 의한 1차 화염(F1)은 제1 유로전환기(16)를 거쳐 확장형 난류성 흐름을 가지면서 공급되는 점화용 미분탄과 1차 연소공기에 의하여 난류 형태로 형성되며, 점화용 미분탄과 1차 연소공기에 의해 형성된 공기부족 난류 화염대(1차 화염(F1)) 둘레에 2차 연소공기가 제2 선회기류발생기(19)를 통해 회전 운동을 하면서 공급됨으로써 2차 화염(F2)이 형성된다. The primary flame F1 generated by the plasma ignition is formed into turbulent flow by the primary combustion air and the pulverized pulverized coal supplied with the expansion type turbulent flow through the first flow path switching unit 16, The secondary flame F2 is formed by supplying the secondary combustion air around the air-deficient turbulence flame (primary flame F1) formed by the combustion air while rotating through the secondary swirl generator 19 .

제2 유로전환기(17)를 거쳐 회전 운동을 하면서 공급되는 2차 연소공기로 인하여 2차 난류가 형성되며, 이에 따라 초기 1차 화염(F1)은 안정화되고, 1차 화염(F1)의 착화가 이루어진 근처(제1 유로전환기(16) 내측의 플라즈마 토치(10) 선단부와 인접한 부분)의 급격한 화염온도 상승이 억제됨으로써 질소산화물(NOx)이 줄어들게 된다.Secondary turbulence is formed due to the secondary combustion air supplied while rotating through the second flow path switching device 17 so that the initial primary flame F1 is stabilized and the ignition of the primary flame F1 (NOx) is suppressed by suppressing an abrupt increase in the flame temperature in the vicinity of the plasma torch 10 adjacent to the plasma torch 10 (the portion inside the first flow path switch 16 adjacent to the front end of the plasma torch 10).

이하 본 발명의 다른 실시 예에 따른 석탄화력발전 기동용 플라즈마 미분탄 버너에 대해 설명한다. 본 실시 예에 따른 석탄화력발전 기동용 플라즈마 미분탄 버너는 전술한 일 실시 예에 따른 플라즈마 미분탄 점화용 버너를 포함한다. 따라서 이하 설명함에 있어 전술한 일 실시 예와 동일한 구성에 대한 중복된 설명은 생략하며, 다른 구성에 대해서만 설명한다.Hereinafter, a plasma pulverized coal burner for starting coal-fired power generation according to another embodiment of the present invention will be described. The plasma pulverized coal burner for coal-fired power generation according to the present embodiment includes the plasma-pulverized coal burner according to the above-described embodiment. Therefore, in the following description, duplicated description of the same configuration as the one embodiment described above will be omitted, and only other configurations will be described.

도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 석탄화력발전 기동용 플라즈마 미분탄 버너의 개념도이다.FIG. 11 is a conceptual diagram of a plasma sprayed coal burner for starting coal-fired power generation according to another embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, 다른 실시 예에 따른 석탄화력발전 기동용 플라즈마 미분탄 버너(2)는 전술한 플라즈마 미분탄 점화용 버너(1)의 구성에, 이를 에워싸는 주 연료공급관(Main coal tube, 3)과 주 연료공급관(3)을 에워싸는 제1 연소공기공급관(1st Main air tube, 4), 그리고 제1 연소공기공급관(4)을 에워싸는 제2 연소공기공급관(2nd Main air tube, 5)을 더 포함한다.Referring to FIG. 11, the plasma-pulverized coal burner 2 for starting coal-fired power generation according to another embodiment includes a main coal tube 3 surrounding the plasma-pulverized coal burner 1, a main fuel supply pipe (3) surrounding the first combustion air supply line (1 st main air tube, 4), and a first combustion air supply line (4) a second combustion air supply line (2 nd main air tube, 5) surrounds the further .

주 연료공급관(3)은 플라즈마 미분탄 점화용 버너의 제2 연소공기노즐(15) 일부 또는 전체를 에워싸면서 연소로(6)까지 길게 연장되는 중공관 구조로서, 연료유입부(30)를 통해 연소용 미분탄을 공기와 함께 도입하여 플라즈마 미분탄 점화용 버너가 발생시킨 화염에 공급하며, 이를 위해 플라즈마 미분탄 점화용 버너(1)와의 사이에 주 연료공급채널(32)을 형성한다.The main fuel supply pipe 3 has a hollow tube structure extending to the combustion furnace 6 while surrounding a part or the entirety of the second combustion air nozzle 15 of the plasma-pulverized coal combustion burner, The main pulverizing coal is introduced together with air to supply the pulverized coal pulverized coal to the flame generated by the burner. To this end, a main fuel supply channel 32 is formed between the pulverized coal pulverized coal burner 1 and the burner.

제1 연소공기공급관(4)은 상기 주 연료공급관(3)의 선단 외측에 이를 에워싸면서 연소로(6)까지 연장되는 중공관 구조로서, 일측에 반경방향으로 형성된 제1 주 연소공기유입부(40)를 통해 외부에서 1차 주 연소공기를 도입하고 연소로(6) 내부의 화염에 공급하여 재연소가 이루어지도록 하며, 이를 위해 상기 주 연료공급관(3)과의 사이에 제1 연소공기채널(40)을 형성한다. The first combustion air supply pipe (4) has a hollow tube structure which surrounds the front end of the main fuel supply pipe (3) and extends to the combustion furnace (6) while surrounding it. The first combustion air supply pipe The primary combustion air is introduced from the outside through the combustion chamber 40 and supplied to the flame inside the combustion furnace 6 so that the reheat combustion is performed. To this end, the first combustion air Thereby forming a channel 40.

1차 주 연소공기가 선회기류를 형성하면서 연소로(6) 내 화염에 공급되도록 상기 제1 연소공기채널(40)의 임의 위치에는 제3 선회기류발생기(45)가 설치될 수 있다. 즉 제1 연소공기채널(40)을 1차 주 연소공기가 회전하면서 이동되도록 제3 선회기류발생기(45)가 설치될 수 있으며, 이에 따라 1차 주 연소공기는 충분히 예열될 수 있고 난류형태로 연소로(6) 내 화염에 공급될 수 있다.A third swirling airflow generator 45 may be installed at any position of the first combustion air channel 40 so that the primary main combustion air is supplied to the flame in the combustion furnace 6 while forming the swirling air flow. That is, the third swirling airflow generator 45 may be provided to move the first combustion air channel 40 while rotating the primary main combustion air, so that the primary main combustion air can be sufficiently preheated, It can be supplied to the flame in the furnace 6. [

이때, 상기 제3 선회기류발생기(45)는 전술한 제1 선회기류발생기(18) 및 제2 선회기류발생기(19)와 마찬가지로, 제1 연소공기공급관(4)의 외연에 원호방향으로 이격 배열되며 한 방향으로 경사진 복수의 날개(Vane)들을 포함하는 임펠러(Impeller) 형태로 제공될 수 있다.At this time, the third swirling airflow generator 45, like the first swirling airflow generator 18 and the second swirling airflow generator 19 described above, is arranged in the circumferential direction of the first combustion air supply pipe 4, And may be provided in the form of an impeller including a plurality of vanes inclined in one direction.

제2 연소공기공급관(5)은 상기 제1 연소공기공급관(4)의 선단 외측에 이를 에워싸면서 연소로(6)까지 연장되는 중공관 구조로서, 제2 주 연소공기유입부(50)를 통해 외부에서 2차 주 연소공기를 도입하고 상기 연소로(6) 내부의 화염에 공급함으로써 재연소가 이루어지도록 하며, 이를 위해 상기 제1 연소공기공급관(4)과의 사이에 제2 연소공기채널(52)을 형성한다.The second combustion air supply pipe 5 has a hollow tube structure which surrounds the outer end of the first combustion air supply pipe 4 and extends to the combustion furnace 6 and surrounds the second main combustion air inflow part 50 The second combustion air is introduced into the first combustion air supply pipe 4 from the outside through the second combustion air supply pipe 4 by introducing the secondary main combustion air from the outside and supplying it to the flame inside the combustion furnace 6, (52).

도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 석탄화력발전 기동용 플라즈마 미분탄 버너의 화염 형성 개념도를 나타내고 있다.FIG. 12 is a conceptual diagram of flame formation of a pulverized coal pulverized coal burner for coal-fired power generation starting according to another embodiment of the present invention.

도 12를 참조하면, 플라즈마 미분탄 점화용 버너(1)에 의한 난류 화염대(2차 화염, F2) 둘레에 주 연료공급관(3)을 통해 연소용 미분탄이 공기와 함께 공급됨으로써 주 연소가 본격적으로 진행되며, 이때 연료, 즉 미분탄의 휘발성분(VM), 미연탄화수소계열(CH), 그리고 고정 탄소가 본격적인 연소가 개시됨으로써 1차 주 연소화염(MF1)이 발생된다.Referring to FIG. 12, the pulverized pulverized coal is supplied together with the air around the turbulent flame belt (secondary flame, F2) by the plasma-pulverized coal combustion burner 1 through the main fuel supply pipe 3, At this time, the primary main combustion flame MF1 is generated due to the start of full-scale combustion of the fuel, that is, the volatile component VM of the pulverized coal, the hydrocarbon series CH, and the fixed carbon.

또한, 연소로(6) 내 1차 주 연소화염(MF1)의 둘레에 제1 연소공기공급관(4)과 제2 연소공기공급관(5)을 통해 추가적으로 주 연소공기가 공급됨으로써, 연소로(6) 안쪽에 2차 주 연소화염(MF2)이 형성되고 더욱 안쪽에 3차 주 연소화염(MF3)이 형성되며, 이때 주 연소화염의 화염영역이 연소로(6) 안쪽으로 갈수록 점점 더 확장되어 연소로(6) 전반에 걸쳐 열을 고르게 전달하게 된다.The main combustion air is additionally supplied to the first main combustion flame MF1 in the combustion furnace 6 through the first combustion air supply pipe 4 and the second combustion air supply pipe 5, (MF2) is formed on the inner side of the combustion furnace (MF2), and the third main combustion flame (MF3) is further formed on the inner side. At this time, the flame region of the main combustion flame gradually expands further toward the inside of the combustion furnace (6).

더욱이, 연소공기 추가 공급에 의한 다단에 걸친 재연소로(6) 인하여, 연료의 연소 효율이 크게 상승되고, 질소산화물(NOx) 생성의 주된 요인인 휘발성분(VM)과 미연탄화수소계열(CH)의 잔류량이 현저히 감소하므로, 질소산화물(NOx)이 크게 줄어 들게 된다.Furthermore, the combustion efficiency of the fuel is greatly increased due to the multi-stage reheat furnace 6 through the additional supply of combustion air, and the volatile component VM and the unburned hydrocarbons (CH), which are the main factors for the generation of nitrogen oxides The residual amount is remarkably reduced, so that nitrogen oxides (NOx) are greatly reduced.

이상의 본 발명의 실시 예에 따르면, 종래 기술과 같이 기동시부터 값비싼 등유버너에 의존하지 않고 플라즈마를 이용하여 석탄(미분탄)을 연소하기 때문에, 에너지 절약과 운용비 절감 등 효율 및 경제성 측면에서 이점이 있고, 다단 연소방식으로써 질소산화물(NOx)의 생성을 크게 줄일 수 있어 환경적 측면에서 또한 유리한 효과가 있다.According to the embodiment of the present invention as described above, coal (pulverized coal) is burned by using plasma without depending on expensive kerosene burners from the time of starting as in the prior art, so that there is an advantage in terms of efficiency and economical efficiency And the generation of nitrogen oxides (NOx) can be largely reduced by a multi-stage combustion system, which is also advantageous in environmental aspects.

이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.In the foregoing detailed description of the present invention, only specific embodiments thereof have been described. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific forms thereof, which are to be considered as being limited to the specific embodiments, but on the contrary, the intention is to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. .

1 : 플라즈마 미분탄 점화용 버너
2 : 석탄화력발전 기동용 플라즈마 미분탄 버너
3 : 주 연료공급관(Main coal tube)
4 : 제1 연소공기공급관(1st Main air tube)
5 : 제2 연소공기공급관(2nd Main air tube)
6 : 연소로 10 : 플라즈마 토치
11 : 플라즈마 튜브 12 : 제1 연소공기챔버(1st Air chamber)
13 : 제1 연소공기노즐(1st Air nozzle)
14 : 제2 연소공기챔버(2nd Air chamber)
15 : 제2 연소공기노즐(2nd Air nozzle)
16 : 제1 유로전환기(1st diverter) 17 : 제2 유로전환기(2nd diverter)
18 : 제1 선회기류발생기 19 : 제2 선회기류발생기
30 : 연료유입부 32 : 주 연료공급채널
40 : 제1 주 연소공기유입부 42 : 제1 연소공기채널
50 : 제2 주 연소공기유입부 52 : 제2 연소공기채널
45 : 제3 선회기류발생기
120 : 제1 연소공기 유입관 121 : 제1 연소공기도입부
122 : 챔버튜브(Chamber tube)
124 : 제1 코일 가이드(1st Coal guide)
126 : 제2 코일 가이드(2nd Coal guide)
130 : 제1 유동채널 140 : 제2 연소공기 유입관
141 : 제2 연소공기도입부 142 : 관통홀
150 : 제2 유동채널 FA : 착화부
P : 플라즈마 F1 : 1차 화염
F2 : 2차 화염 MF1 : 1차 주 연소화염
MF2 : 2차 주 연소화염 MF3 : 3차 주 연소화염1: Plasma pulverized coal burner
2: Plasma pulverized coal burner for coal-fired power generation
3: Main coal tube
4: 1st combustion air supply pipe (1st Main air tube)
5: Second combustion air supply tube (2nd Main air tube)
6: Combustion furnace 10: Plasma torch
11: plasma tube 12: first combustion chamber (first air chamber)
13: 1st combustion air nozzle (1st Air nozzle)
14: 2nd combustion chamber (2nd air chamber)
15: 2nd combustion air nozzle (2nd Air nozzle)
16 is a first diverter, 17 is a second diverter,
18: first swirl generator 19: second swirl generator
30: fuel inlet 32: main fuel supply channel
40: first main combustion air inflow part 42: first combustion air channel
50: second main combustion air inflow part 52: second combustion air channel
45: Third swirl generator
120: first combustion air inlet pipe 121: first combustion air inlet portion
122: Chamber tube
124: 1st coil guide (1st coil guide)
126: 2nd coil guide (2nd coil guide)
130: first flow channel 140: second combustion air inflow pipe
141: second combustion air introduction part 142: through hole
150: second flow channel FA:
P: Plasma F1: Primary flame
F2: secondary flame MF1: primary primary combustion flame
MF2: Secondary main combustion flame MF3: Third main combustion flame

Claims (9)

전극과, 전극을 수용하는 플라즈마 튜브를 포함하며, 상기 전극을 통해 방전기체로부터 플라즈마를 발생시켜 상기 플라즈마 튜브(Plasma tube) 선단의 착화부에 공급하는 플라즈마 토치(Plasma torch);
상기 플라즈마 튜브의 일측 외주면을 에워싸며, 상기 플라즈마 튜브와의 사이로 형성되는 제1 연소공기도입부에 점화용 미분탄을 1차 연소공기와 함께 회전 유입시키는 제1 연소공기 유입관이 접선방향으로 설치된 제1 연소공기챔버(1st Air chamber);
상기 제1 연소공기챔버와 연결되고 상기 플라즈마 튜브의 외주면 타측을 에워싸며, 상기 점화용 미분탄과 1차 연소공기가 상기 착화부로 이동되도록 상기 플라즈마 튜브와의 사이에 제1 유동채널을 형성시키는 제1 연소공기노즐(1st Air nozzle);
상기 제1 연소공기챔버를 에워싸는 구조로 설치되며, 상기 제1 연소공기챔버와의 사이로 형성되는 제2 연소공기도입부에 2차 연소공기를 유입시키는 제2 연소공기 유입관이 반경방향으로 설치되고, 상기 제1 연소공기 유입관이 지나는 관통홀이 형성된 제2 연소공기챔버(2nd Air chamber);
상기 제2 연소공기챔버와 연결되고 상기 제1 연소공기노즐을 에워싸며, 상기 2차 연소공기가 상기 착화부로 이동되도록 상기 제1 연소공기노즐과의 사이에 제2 유동채널을 형성시키는 제2 연소공기노즐(2nd Air nozzle);
상기 제1 연소공기노즐의 단부에 장착되며, 상기 점화용 미분탄과 1차 연소공기의 유동방향을 전환시켜 난류성 흐름을 갖게 하는 제1 유로전환기(1st diverter);
상기 제2 연소공기노즐의 단부에 장착되며, 2차 연소공기의 유동방향을 전환시켜 난류성 흐름을 갖게 하는 제2 유로전환기(2nd diverter);
상기 점화용 미분탄과 1차 연소공기가 선회기류를 형성하면서 착화부로 이동되도록 상기 제1 유동채널의 임의 위치에 설치되는 제1 선회기류발생기; 및
상기 2차 연소공기가 선회기류를 형성하면서 착화부로 이동되도록 상기 제2 유동채널의 임의 위치에 설치되는 제2 선회기류발생기;를 포함하며,
상기 제1 선회기류발생기 및 제2 선회기류발생기는 원호방향으로 이격 배열되며 한 방향으로 경사진 복수의 날개(Vane)들을 포함하는 임펠러(Impeller)이고,
상기 제1 연소공기챔버는, 상기 제1 연소공기 유입관이 연결되며 원통모양으로 형성되는 챔버튜브(Chamber tube)와, 상기 챔버튜브의 일측 개구에 설치되며 외주면에 곡선형 안내면이 형성된 환형의 제1 코일 가이드(1st Coal guide)와, 상기 제1 코일 가이드 반대편의 챔버튜브 타측 개구에 설치되며 내면부에 곡선형 안내면이 형성된 환형의 제2 코일 가이드(2nd Coal guide)로 구성되고,
상기 제1 유로전환기 및 제2 유로전환기가 제1 연소공기노즐의 단부와 제2 연소공기노즐의 단부로부터 멀어질수록 관경이 증대되는 확관형 구조로 형성되되, 상기 제1 유로전환기의 경사각과 제2 유로전환기의 경사각이 동일한 것을 특징으로 하는 플라즈마 미분탄 점화용 버너.
A plasma torch including a plasma tube accommodating an electrode and generating plasma from the discharge gas through the electrode and supplying the generated plasma to the ignition unit at the tip of the plasma tube;
And a first combustion air inflow pipe surrounding the outer circumferential surface of one side of the plasma tube and rotating and introducing the fine carbon powder for ignition together with the primary combustion air in a first combustion air introduction part formed between the plasma tube and the plasma tube, A combustion chamber (1 st Air chamber);
A first flow channel connected to the first combustion air chamber and surrounding the other side of the outer circumferential surface of the plasma tube to form a first flow channel between the ignition pulverized coal and the first combustion air to the ignition unit, A combustion air nozzle (1 st Air nozzle);
A second combustion air inflow pipe for introducing the secondary combustion air into the second combustion air introduction portion formed between the first combustion air chamber and the first combustion air chamber is provided in a radial direction to surround the first combustion air chamber, a second combustion air chamber having a through-hole passing through the primary combustion air inlet tube (2 nd air chamber);
A second combustion air chamber connected to said second combustion air chamber and surrounding said first combustion air nozzle and defining a second flow channel between said secondary combustion air and said first combustion air nozzle to be moved to said ignition unit, 2 nd Air nozzle;
A first flow diverter (1 st diverter) mounted at an end of the first combustion air nozzle and having a turbulent flow by switching the direction of flow of the firing pulverized coal and the primary combustion air;
The second is mounted on the end portion of the combustion air nozzle, the secondary by switching the flow direction of the combustion air to second flow diverter (2 nd diverter) to have a turbulent flow;
A first swirling airflow generator installed at any position of the first flow channel such that the pulverized coal and the primary combustion air are moved to the ignition unit while forming a swirling air flow; And
And a second swirling airflow generator installed at an arbitrary position of the second flow channel to move the secondary combustion air to the ignition part while forming a swirling air flow,
Wherein the first swirling airflow generator and the second swirling airflow generator are impellers spaced in a circular arc direction and including a plurality of vanes inclined in one direction,
The first combustion air chamber may include a chamber tube connected to the first combustion air inflow pipe and formed in a cylindrical shape, an annular member provided at one side opening of the chamber tube and having a curved guide surface formed on the outer circumferential surface thereof, consists of a first coil guide (1 st Coal guide) and said first coil is disposed on the other side of the guide chamber inner tube the other opening portion of the ring-shaped second coil guide the curved guide surface formed on the (2 nd guide Coal),
Wherein the first and second flow path switching devices are formed in a tubular structure in which the diameter increases as the end of the first combustion air nozzle and the end of the second combustion air nozzle increase, And the inclination angle of the two-flow path switching unit is the same.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete ◈청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈◈ Claim 7 is abandoned due to registration fee. 제 1 항에 있어서,
상기 제1 유동채널에 비해 제2 유동채널의 통로 단면이 크게 형성되는 플라즈마 미분탄 점화용 버너.
The method according to claim 1,
And a cross-section of a passage of the second flow channel is formed to be larger than that of the first flow channel.
제 1 항의 플라즈마 미분탄 점화용 버너; 및
상기 플라즈마 미분탄 점화용 버너의 제2 연소공기노즐 일부 또는 전체를 에워싸면서 연소로까지 길게 연장되며, 일측 연료 도입부를 통해 도입된 연소용 미분탄이 공기와 함께 착화부로 공급되도록 상기 플라즈마 미분탄 점화용 버너와의 사이에 주 연료공급채널을 형성하는 주 연료공급관(Main coal tube);을 포함하는 석탄화력발전 기동용 플라즈마 미분탄 버너.
A burner for plasma-pulverized coal combustion according to claim 1; And
The plasma spraying burner for burning the plasma is provided so as to surround a part or the whole of the second combustion air nozzle of the plasma pulverizing coal combustion burner and to extend to the combustion furnace and to supply the pulverized pulverized coal introduced through the one- And a main coal tube for forming a main fuel supply channel between the main coal fuel tube and the main coal fuel tube.
제 8 항에 있어서,
상기 주 연료공급관의 선단 외측에 이를 에워싸는 구조로 설치되며, 외부에서 1차 주 연소공기를 도입하여 연소로 내부의 화염에 공급하도록 상기 주 연료공급관과의 사이에 제1 연소공기채널을 형성하는 제1 연소공기공급관(1st Main air tube); 및
상기 제1 연소공기공급관의 선단 외측에 이를 에워싸는 구조로 설치되며, 외부에서 2차 주 연소공기를 도입하여 연소로 내부의 화염에 공급하도록 제1 연소공기공급관과의 사이에 제2 연소공기채널을 형성하는 제2 연소공기공급관(2nd Main air tube);을 더 포함하는 석탄화력발전 기동용 플라즈마 미분탄 버너.9. The method of claim 8,
A first combustion air channel formed between the main fuel supply pipe and the main fuel supply pipe so as to surround the outer periphery of the main fuel supply pipe, 1 combustion air supply line (1 st Main air tube); And
And a second combustion air channel is provided between the first combustion air supply pipe and the second combustion air supply pipe so as to supply secondary combustion air from the outside to the flame inside the combustion furnace so as to surround the tip of the first combustion air supply pipe. (2 < nd > Main air tube) for forming a combustion gas.
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