KR102093283B1 - Boiler with recirculation of heat transfer promoting particles - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열전달 촉진 입자의 재순환이 이루어지는 보일러에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 열전달 촉진 입자를 재순환시켜 열 효율을 향상시킨 열전달 촉진 입자의 재순환이 이루어지는 보일러에 관한 것이다. 본 발명의 구성은 연료가 내부에서 연소되도록 마련된 연소유닛; 상기 연소유닛의 상부에 마련되는 제1 열교환유닛; 상기 1 열교환유닛의 하류에 마련되는 제2 열교환유닛; 및 상기 연소유닛의 하부에 마련되며, 연소유닛, 제1 열교환유닛 및 제2 열교환유닛 중 어느 하나 이상을 통과한 열전달 촉진 입자를 재순환하도록 마련된 재순환유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 열전달 촉진 입자의 재순환이 이루어지는 보일러를 제공한다.The present invention relates to a boiler in which the heat transfer promoting particles are recycled, and more particularly, to a boiler in which the heat transfer promoting particles are recycled to improve heat efficiency by recycling the heat transfer promoting particles. The configuration of the present invention is a combustion unit provided so that the fuel is burned inside; A first heat exchange unit provided on an upper portion of the combustion unit; A second heat exchange unit provided downstream of the first heat exchange unit; And a recirculation unit provided at a lower portion of the combustion unit and provided to recirculate the heat transfer promoting particles that have passed through at least one of the combustion unit, the first heat exchange unit, and the second heat exchange unit. Provide a boiler made of this.
Description
본 발명은 열전달 촉진 입자의 재순환이 이루어지는 보일러에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 열전달 촉진 입자를 재순환시켜 열 효율을 향상시키고 경제적인 열전달 촉진 입자의 재순환이 이루어지는 보일러에 관한 것이다.The present invention relates to a boiler in which heat transfer promoting particles are recycled. More specifically, the present invention relates to a boiler in which heat transfer promoting particles are recycled to improve thermal efficiency and economical heat transfer promoting particles are recycled.
일반적으로, 미분탄 보일러에서는 연료의 연소에 의해 발생되는 열이 복사 열과 대류 열의 형태로 열교환유닛에 전달된다.Generally, in the pulverized coal boiler, heat generated by combustion of fuel is transferred to the heat exchange unit in the form of radiant heat and convective heat.
이때, 미분탄 또는 가스 보일러는, 버너 주변에서 가장 높은 온도장이 형성된다. 이에 따라, 버너 주변의 열유속이 최대값을 가지며 버너 이외의 위치에서는 온도가 낮기 때문에, 보일러 내 수직방향으로 위치한 수관에 균일한 열유속 조건이 형성되기 어려운 문제점이 있다.At this time, the pulverized coal or gas boiler is formed with the highest temperature field around the burner. Accordingly, since the heat flux around the burner has a maximum value and the temperature is low at a position other than the burner, there is a problem that it is difficult to form a uniform heat flux condition in the water pipe located in the vertical direction in the boiler.
그리고 이처럼, 보일러 내 수직방향으로 열유속의 차이가 발생될 경우 수관 내부의 스팀 발생이 고르지 못하고 위치에 따른 온도 차로 인해 수관 재질에 열적인 변형이 발생하여 수관이 변형되는 문제점도 있다.And, as described above, when a difference in heat flux occurs in the vertical direction in the boiler, steam generation inside the water pipe is uneven, and there is a problem in that the water pipe is deformed due to thermal deformation of the water pipe material due to a temperature difference according to the location.
또한 최근, 친환경 지속 가능한 발전에 대한 관심이 높아지면서, 화석연료를 대체하기 위한 신재생연료를 이용한 보일러의 수요가 증가하고 있는 추세이다.In addition, in recent years, as interest in eco-friendly and sustainable power increases, the demand for boilers using renewable fuels to replace fossil fuels is increasing.
그러나, 폐기물 및 바이오매스와 같은 신재생연료는 연료에 따라 회재의 양이 크게 달라지며 회재 내에 알칼리 성분 및 염소 성분을 다량 함유하고 있다. 알칼리 성분 및 염소 성분은, 고온 연소시 염화알칼리(NaCl, KCl)로 전환되어 배출된다. 이때, 고온에서 용융염 형태로 배출되는 염화알칼리는 보일러 내 열교환유닛 표면에서 융점 이하로 온도가 급격히 낮아져 부착되며 특히 과열기(superheater)의 튜브 표면과 같이 열교환유닛 표면온도가 일정온도 이상인 경우에는 회재와 함께 부착된 염소성분이 과열기의 금속 소재와 반응하여 지속적으로 고온부식을 발생시키는 문제가 있었다.However, renewable fuels such as waste and biomass vary greatly in amount of ash depending on the fuel and contain a large amount of alkali and chlorine components in the ash. The alkali component and chlorine component are converted into alkali chloride (NaCl, KCl) during high temperature combustion and discharged. At this time, the alkali chloride discharged in the form of molten salt at a high temperature is rapidly lowered to a temperature below the melting point on the surface of the heat exchange unit in the boiler and attached, especially when the surface temperature of the heat exchange unit is higher than a certain temperature, such as the tube surface of a superheater. There was a problem that the chlorine components attached together reacted with the metal material of the superheater to continuously generate high temperature corrosion.
그리고, 상기와 같이 지속적인 고온 부식이 발생할 경우, 수관이 파열되는 등의 문제가 발생하고, 더 나아가 보일러의 가동이 정지되는 심각한 문제가 발생할 수 있었다.And, when the continuous high temperature corrosion occurs as described above, a problem such as bursting of the water pipe occurs, and further, a serious problem in that the operation of the boiler is stopped may occur.
따라서, 종래에는 과열기에 고온 부식이 발생하는 것을 방지하기 위해서, 탄소강, 스테인레스강, 니켈계 합금과 같이 부식에 대한 저항성이 높은 소재를 사용하였다. 그러나, 이처럼 부식에 대한 저항성이 높은 소재들은 가격이 비싸기 때문에 경제적이지 못한 문제가 있었다.Therefore, conventionally, in order to prevent high-temperature corrosion from occurring in the superheater, a material having high resistance to corrosion, such as carbon steel, stainless steel, and nickel-based alloy, was used. However, materials having high corrosion resistance have a problem in that they are not economical because they are expensive.
또한, 종래에는 첨가제를 이용하여 부식성 물질을 다른 물질로 전환하고, 과열기 튜브 표면에 증착을 감소시켜 수관의 부식을 방지하는 기술을 사용하기도 하였다. 그러나, 이처럼 첨가제만을 단독으로 이용하여 고온 부식을 방지하고자 할 경우, 배출가스 내 황산화물 농도가 높아지고 및 과량의 수분 투입으로 인하여 에너지 효율이 저감되는 문제가 있었다.In addition, conventionally, a technique of converting a corrosive substance to another substance by using an additive and preventing deposition of water pipes by reducing deposition on a superheater tube surface was used. However, in order to prevent high temperature corrosion by using only the additives alone, there is a problem in that the concentration of sulfur oxides in the exhaust gas is increased and energy efficiency is reduced due to excessive moisture input.
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 열전달 촉진 입자를 재순환시켜 열 효율을 향상시킨 열전달 촉진 입자의 재순환이 이루어지는 보일러를 제공하는 것이다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide a boiler in which the heat transfer promoting particles are recycled to improve heat efficiency by recycling the heat transfer promoting particles.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description. There will be.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 연료가 내부에서 연소되도록 마련된 연소유닛; 상기 연소유닛의 상부에 마련되는 제1 열교환유닛; 상기 1 열교환유닛의 하류에 마련되는 제2 열교환유닛; 및 상기 연소유닛의 하부에 마련되며, 연소유닛, 제1 열교환유닛 및 제2 열교환유닛 중 어느 하나 이상을 통과한 열전달 촉진 입자를 재순환하도록 마련된 재순환유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 열전달 촉진 입자의 재순환이 이루어지는 보일러를 제공한다.The configuration of the present invention for achieving the above object is a combustion unit provided so that the fuel is burned inside; A first heat exchange unit provided on an upper portion of the combustion unit; A second heat exchange unit provided downstream of the first heat exchange unit; And a recirculation unit provided at a lower portion of the combustion unit and provided to recirculate the heat transfer promoting particles that have passed through at least one of the combustion unit, the first heat exchange unit, and the second heat exchange unit. Provide a boiler made of this.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1 열교환유닛은 복사 열이 전달되는 영역에 마련되는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the first heat exchange unit may be characterized in that it is provided in an area to which radiant heat is transferred.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제2 열교환유닛은 대류 열이 전달되는 영역에 마련되는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the second heat exchange unit may be provided in a region where convective heat is transferred.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 재순환유닛은, 상기 연소유닛의 하부에 마련되어 상기 연소유닛 내에서 하강한 열전달 촉진 입자를 회수하도록 마련된 연소회수부; 및 상기 제2 열교환유닛의 하류에 마련되며, 상기 연소회수부에서 회수된 상기 열전달 촉진 입자 및 상기 제2 열교환유닛을 통과한 열전달 촉진 입자를 회수하도록 마련된 재순환부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the recirculation unit is provided at the bottom of the combustion unit combustion recovery unit provided to recover the heat transfer promoting particles falling in the combustion unit; And a recirculation unit provided downstream of the second heat exchange unit and provided to recover the heat transfer promoting particles recovered from the combustion recovery unit and the heat transfer promoting particles passing through the second heat exchange unit.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 재순환부는, 상기 연소회수부로부터 회수한 열전달 촉진 입자와 상기 제2 열교환유닛으로부터 회수한 열전달 촉진 입자를 상기 연소유닛의 내부에 재투입시키도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the recirculation unit may be provided to re-inject heat transfer promoting particles recovered from the combustion recovery unit and heat transfer promoting particles recovered from the second heat exchange unit into the interior of the combustion unit. You can.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 재순환유닛은, 상기 연소회수부와 상기 재순환부 사이에 형성되어 상기 연소회수부가 회수한 상기 열전달 촉진 입자를 상기 재순환부로 이송하도록 마련된 제1 이송부; 상기 재순환부와 상기 제2 열교환유닛 사이에 형성되어 상기 제2 열교환유닛을 통과한 상기 열전달 촉진 입자를 상기 재순환부로 이송하도록 마련된 2 이송부; 및 상기 재순환부와 상기 연소유닛 사이에 형성되어, 상기 재순환부에 회수된 상기 열전달 촉진 입자를 상기 연소유닛으로 이송하도록 마련된 제3 이송부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the recirculation unit is formed between the combustion recovery unit and the recirculation unit, a first transfer unit provided to transfer the heat transfer promoting particles recovered by the combustion recovery unit to the recycling unit; A second transfer unit formed between the recirculation unit and the second heat exchange unit and provided to transfer the heat transfer promoting particles passing through the second heat exchange unit to the recycling unit; And it is formed between the recirculation unit and the combustion unit, it may be characterized in that it further comprises a third transfer unit provided to transfer the heat transfer promoting particles collected in the recirculation unit to the combustion unit.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제3 이송부에는, 상기 연소유닛의 내부로 재투입되는 상기 열전달 촉진 입자의 양을 제어하도록 마련된 제어밸브가 더 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.In an exemplary embodiment of the present invention, the third transfer part may further include a control valve provided to control the amount of the heat transfer promoting particles re-introduced into the combustion unit.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 연료는 미분탄인 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the fuel may be characterized in that it is pulverized coal.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 열전달 촉진 입자는 상기 연소유닛 내에서 연소되지 않고 상기 제1 열교환유닛 및 상기 제2 열교환유닛에 열을 전달할 수 있는 산화 알루미늄 입자인 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the heat transfer promoting particles may be characterized in that they are aluminum oxide particles capable of transferring heat to the first heat exchange unit and the second heat exchange unit without being burned in the combustion unit.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 열전달 촉진 입자의 재순환이 이루어지는 보일러를 이용한 보일러 설비를 제공한다.The configuration of the present invention for achieving the above object provides a boiler facility using a boiler in which recirculation of heat transfer promoting particles is made.
상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 새로운 시스템 및 공정의 도입이 어려운 종래의 미분탄 보일러에 재순환부를 추가로 구비하는 것은 용이하기 때문에 종래의 미분탄 보일러의 열효율을 향상시킬 수 있다.The effect of the present invention according to the above configuration can improve the thermal efficiency of the conventional pulverized coal boiler because it is easy to additionally include a recirculation unit in the conventional pulverized coal boiler, which is difficult to introduce new systems and processes.
또한, 본 발명에 따르면, 열전달 촉진 입자로 산화알루미늄 입자와 같이 융점이 높은 입자를 사용하거나 석탄 등의 고체연료 연소시 발생되는 회재 중 보일러에 재사용이 가능한 입자를 선별적으로 사용하여 연소유닛 내의 높은 연소온도에서 열전달 촉진 입자가 녹지 않고, 제1 및 제2 열교환유닛에 효율적으로 열전달이 이루어지는 것이 가능하다.In addition, according to the present invention, as the heat transfer promoting particles, particles having a high melting point, such as aluminum oxide particles, or ash that is generated during combustion of solid fuels such as coal, are selectively used to reuse particles in the boiler, and thus, high in the combustion unit. It is possible that the heat transfer promoting particles are not melted at the combustion temperature, and heat transfer is efficiently performed to the first and second heat exchange units.
또한, 본 발명에 따르면, 열전달 촉진 입자의 분사량은 보일러 내부 온도 또는 열유속 구배의 측정을 통해 제어 가능하며, 보일러 내 수직방향 열유속 제어에 적합하도록 투입 입자의 종류와 투입 위치를 제어할 수 있다.In addition, according to the present invention, the injection amount of the heat transfer promoting particles can be controlled through the measurement of the temperature inside the boiler or the gradient of the heat flux, and it is possible to control the type and input location of the input particles to be suitable for controlling the vertical heat flux in the boiler.
또한, 본 발명에 따르면, 회재의 점착도를 측정할 수 있는 프로브유닛을 설치하여 열전달 촉진 입자의 종류와 분사량을 제어함으로써, 열교환기에 부착되는 회재의 양을 제어할 수 있다.In addition, according to the present invention, by installing a probe unit capable of measuring the adhesion of ash, by controlling the type and injection amount of heat transfer promoting particles, it is possible to control the amount of ash attached to the heat exchanger.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and include all effects that can be deduced from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 열전달 촉진 입자의 재순환이 이루어지는 보일러를 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 분리유닛 및 프로브유닛을 더 구비한 열전달 촉진 입자의 재순환이 이루어지는 보일러를 나타낸 예시도이다.1 is an exemplary view showing a boiler in which recirculation of heat transfer promoting particles according to an embodiment of the present invention is made.
2 is an exemplary view showing a boiler in which recirculation of heat transfer-promoting particles is further provided with a separation unit and a probe unit according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms, and thus is not limited to the embodiments described herein. In addition, in order to clearly describe the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and like reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is "connected (connected, contacted, coupled)" to another part, this is not only when it is "directly connected", but also "indirectly" with another member in between. "It also includes the case where it is. Also, when a part is said to “include” a certain component, this means that other components may be further provided instead of excluding the other component unless otherwise stated.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 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.The terms used in this specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, terms such as “include” or “have” are intended to indicate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, and that one or more other features are present. It should be understood that the existence or addition possibilities of fields or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 열전달 촉진 입자의 재순환이 이루어지는 보일러를 나타낸 예시도이다.1 is an exemplary view showing a boiler in which recirculation of heat transfer promoting particles according to an embodiment of the present invention is made.
도 1에 도시된 것처럼, 일실시예에 따른 열전달 촉진 입자의 재순환이 이루어지는 열전달 촉진 입자의 재순환이 이루어지는 보일러(1)는 연소유닛(10), 제1 열교환유닛(20), 제2 열교환유닛(30) 및 재순환유닛(40)을 포함할 수 있다.As illustrated in FIG. 1, the
상기 연소유닛(10)은 연료가 내부에서 연소되도록 마련된다. 여기서, 상기 연료는 미분탄일 수 있다. 단, 상기 연료의 종류는 이에 한정되지 않으며 신재생연료일 수도 있다.The
그리고, 상기 연소유닛(10)의 내부에는 열전달 촉진 입자가 투입되어 상기 연료가 연소될 때 공존하도록 마련될 수 있다.And, inside the
여기서, 상기 열전달 촉진 입자는 상기 연소유닛(10) 내의 온도보다 융점이 더 높아 상기 연소유닛(10) 내에서 연소되지 않고, 상기 제1 열교환유닛(20) 및 상기 제2 열교환유닛(30)에 열을 전달할 수 있는 입자인 것을 특징으로 할 수 있다.Here, the heat transfer promoting particles have a higher melting point than the temperature in the
특히, 상기 열전달 촉진 입자는 산화 알루미늄 입자일 수 있으나, 상기 열전달 촉진 입자의 종류가 이에 한정되는 것은 아니다.In particular, the heat transfer promoting particles may be aluminum oxide particles, but the type of the heat transfer promoting particles is not limited thereto.
상기 제1 열교환유닛(20)은 상기 연소유닛(10)의 상부에 마련되며 열교환이 이루어지도록 마련될 수 있다. 특히, 상기 제1 열교환유닛(20)은 복사 열이 전달되는 영역에 마련될 수 있다. The first
또한, 상기 연소유닛(10) 내의 일부 열전달 촉진 입자는 상기 제1 열교환유닛(20)으로 이동하여 상기 제1 열교환유닛(20)에 열을 전달할 수 있다.In addition, some heat transfer promoting particles in the
상기 제2 열교환유닛(30)은 상기 1 열교환유닛(20)의 하류에 마련될 수 있다. 특히, 상기 제2 열교환유닛(30)은 대류 열이 전달되는 영역에 마련될 수 있다.The second
또한, 상기 제1 열교환유닛(20)을 통과한 상기 열전달 촉진 입자는 상기 제2 열교환유닛(30)으로 이동하여 상기 제2 열교환유닛(30)에 열을 전달할 수 있다.In addition, the heat transfer promoting particles that have passed through the first
상기 재순환유닛(40)은 상기 연소유닛(10)의 하부에 마련되며, 연소유닛(10), 제1 열교환유닛(20) 및 제2 열교환유닛(30) 중 어느 하나 이상을 통과한 열전달 촉진 입자를 재순환하도록 마련될 수 있다.The
상기 재순환유닛(40)은 연소회수부(41), 재순환부(42), 제1 이송부(43), 제2 이송부(44) 및 제3 이송부(45)를 포함할 수 있다.The
상기 연소회수부(41)는 상기 연소유닛(10)의 하부에 형성되어 상기 연소유닛(10) 내에서 하강한 상기 열전달 촉진 입자를 회수하도록 마련될 수 있다.The
상기 재순환부(42)는 상기 제2 열교환유닛(30)의 하류에 마련되며, 상기 연소회수부에서 회수된 상기 열전달 촉진 입자 및 상기 제2 열교환유닛(30)을 통과한 열전달 촉진 입자를 회수하도록 마련될 수 있다.The
상기 재순환부(42)는, 상기 연소회수부(41)로부터 회수한 열전달 촉진 입자와 상기 제2 열교환유닛(30)으로부터 회수한 열전달 촉진 입자를 상기 연소유닛(10)의 내부에 재투입시키도록 마련될 수 있다.The
상기 제1 이송부(43)는 상기 연소회수부(41)와 상기 재순환부(42) 사이에 형성되어 상기 연소회수부(41)가 회수한 상기 열전달 촉진 입자를 상기 재순환부(42)로 이송하도록 마련될 수 있다.The
상기 제2 이송부(44)는 상기 재순환부(42)와 상기 제2 열교환유닛(30) 사이에 형성되어 상기 제2 열교환유닛(30)을 통과한 상기 열전달 촉진 입자를 상기 재순환부(42)로 이송하도록 마련될 수 있다.The
상기 제3 이송부(45)는 상기 재순환부(42)와 상기 연소유닛(10) 사이에 형성되어, 상기 재순환부(42)에 회수된 상기 열전달 촉진 입자를 상기 연소유닛(10)으로 이송하도록 마련될 수 있다.The
또한, 상기 제3 이송부(45)에는, 상기 연소유닛(10)의 내부로 재투입되는 상기 열전달 촉진 입자의 양을 제어하도록 마련된 제어밸브(미도시)가 더 마련될 수 있다.In addition, a control valve (not shown) provided to control the amount of the heat transfer promoting particles re-introduced into the
구체적으로, 상기 열전달 촉진 입자의 재순환이 이루어지는 보일러(1) 내에서 재순환되어 존재하는 열전달 촉진 입자의 전체 양은 일정하다. 그리고, 상기 열전달 촉진 입자는 상기 연소유닛(10) 내에서 일부는 상승하여 상기 제1 열교환유닛(20) 및 상기 제2 열교환유닛(30)을 통과하는 반면에, 나머지는 상기 제1 열교환유닛(20) 및 상기 제2 열교환유닛(30)을 통과하지 않고 곧바로 상기 연소회수부(41)로 하강할 수 있다. 따라서, 상기 연소유닛(10), 상기 제1 열교환유닛(20) 및 상기 제2 열교환유닛(30)에는 열전달 촉진입자가 항상 일정한 양이 존재하기 어렵다.Specifically, the total amount of the heat transfer promoting particles present recirculated in the
따라서, 상기 열전달 촉진 입자가 재순환되어 상기 재순환부(42)로 회수되었을 때, 상기 재순환부(42)에 있는 상기 열전달 촉진 입자를 계속 상기 연소유닛(10)으로 일정한 양만큼만 공급하게 되면, 상기 제1 열교환유닛(20)과 상기 제2 열교환유닛(30) 내에 열전달이 충분히 이루어질 수 있는 열전달 촉진입자가 부족할 수 있다. 그리고 반대로, 상기 재순환부(42)가 필요 이상으로 열전달 촉진 입자를 상기 연소유닛(10)에 공급할 경우, 상기 제1 열교환유닛(20)과 상기 제2 열교환유닛(30)에 과도하게 열전달 촉진입자가 전달되어 회수된 열전달 촉진입자의 부족으로 열전달 촉진입자가 순간적으로 부족해지는 경우가 발생할 수도 있다. Therefore, when the heat transfer promoting particles are recycled and recovered by the
이러한 문제를 해결하기 위해, 상기 제어밸브는 상기 연소유닛(10), 상기 제1 열교환유닛(20) 및 상기 제2 열교환유닛(30) 내의 상기 열전달 촉진 입자의 양을 실시간으로 반영하여 상기 연소유닛(10) 내에 재투입되는 상기 열전달 촉진 입자의 양을 실시간으로 제어하도록 마련될 수 있다.In order to solve this problem, the control valve reflects the amount of the heat transfer promoting particles in the
이처럼 마련된 일실시예에 따른 열전달 촉진 입자의 재순환이 이루어지는 보일러(1)는 새로운 시스템 및 공정의 도입이 어려운 종래의 미분탄 보일러에 재순환유닛(40)만을 추가로 구비하면 되기 때문에, 설치가 용이하다. 즉, 종래의 미분탄 보일러의 열효율을 쉽게 향상시킬 수 있다.The
또한, 본 발명에 따르면, 열전달 촉진 입자로 융점이 높은 산화알루미늄 입자를 사용하여 연소유닛 내의 높은 연소온도에서 열전달 촉진 입자가 녹지 않고, 제1 열교환유닛(20) 및 제2 열교환유닛(30)에 효율적으로 열전달이 이루어지는 것이 가능하다.In addition, according to the present invention, the heat transfer promoting particles are not melted at a high combustion temperature in the combustion unit by using aluminum oxide particles having a high melting point as the heat transfer promoting particles, and the first
또한, 본 발명의 상기 재순환유닛(40)은 열전달 촉진 입자가 비산 및 배출에 의해 손실되는 것을 방지함으로 경제적이다.In addition, the
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 분리유닛 및 프로브유닛을 더 구비한 열전달 촉진 입자의 재순환이 이루어지는 보일러를 나타낸 예시도이다.2 is an exemplary view showing a boiler in which recirculation of heat transfer-promoting particles is further provided with a separation unit and a probe unit according to an embodiment of the present invention.
도 2를 더 참조하면, 본 발명에 따른 열전달 촉진 입자의 재순환이 이루어지는 보일러(1)는 분리유닛(50) 및 프로브유닛(60)을 더 포함할 수 있다.2, the
상기 분리유닛(50)은 상기 재순환유닛(40)에 마련될 수 있으며, 제1 분리부(51) 및 제2 분리부(52)를 포함할 수 있다.The
상기 제1 분리부(51)는 상기 연소회수부(41)에 마련되거나 상기 연소회수부(41)에 연결되어 마련될 수 있다.The
구체적으로, 상기 연소회수부(41)에는 상기 열전달 촉진 입자와 함께 회재가 회수될 수 있다. 이때, 상기 제1 분리부(51)는 상기 연소회수부(41)에 회수된 상기 열전달 촉진 입자와 상기 회재를 분리시켜 상기 회재를 저장하도록 마련될 수 있다.Specifically, ash may be recovered in the
그리고, 상기 제1 분리부(51)는 회수한 상기 회재 중에서, 재순환에 적합한 회재를 상기 연소회수부(41)에 재투입하여 상기 재순환부(42)로 이송시키거나, 상기 연소유닛(10)에 재투입하도록 마련될 수 있다.Then, the
여기서, 재순환에 적합한 회재는 상기 회재의 입도를 기준으로 결정될 수 있다.Here, the ash suitable for recycling may be determined based on the particle size of the ash.
상기 제2 분리부(52)는 상기 재순환부(42)에 마련되거나 상기 재순환부(42)에 연결되어 마련될 수 있다.The
구체적으로, 상기 재순환부(42)에는 상기 열전달 촉진 입자와 함께 회재가 회수될 수 있다. 이때, 상기 제2 분리부(52)는 상기 재순환부(42)에 회수된 상기 열전달 촉진 입자와 상기 회재를 분리시켜 상기 회재를 저장하도록 마련될 수 있다.Specifically, ash may be recovered in the
그리고, 상기 제2 분리부(52)는 회수한 상기 회재 중에서, 재순환에 적합한 회재를 상기 연소유닛(10)에 재투입하도록 마련될 수 있다.In addition, the
여기서, 재순환에 적합한 회재는 상기 회재의 입도를 기준으로 결정될 수 있다.Here, the ash suitable for recycling may be determined based on the particle size of the ash.
이처럼, 재순환되는 회재는 상기 연소유닛(10) 내 온도가 위치별로 균일하도록 함으로써, 열유속이 균일해지게 할 수 있다.As such, the recirculated ash can be made uniform in temperature by position in the
일반적으로, 미분탄 보일러는 연소유닛(10) 내 버너 근처에서 온도가 가장 높고 버너에서 멀어질수록 온도가 낮아져 위치별 온도 편차가 심하다. 그러나, 본 발명에 따라, 재순환되는 회재 및 열전달 촉진 입자는 이러한 위치별 열 편차가 감소하도록 하는 효과가 있다.In general, the pulverized coal boiler has the highest temperature near the burner in the
상기 프로브유닛(60)은 회재의 점착도를 측정할 수 있도록 마련되며, 제1 프로브부(61) 및 제2 프로브부(62)를 포함한다.The
상기 제1 프로브부(61)는 상기 제1 열교환유닛(20)과 연결되어 마련되며, 상기 제1 열교환유닛(20)에 점착된 회재의 양을 측정하도록 마련될 수 있다.The
구체적으로, 상기 연소유닛(10) 내에서 융점 이상으로 높아진 회재는 상기 제1 열교환유닛(20)과 만날 때, 액화되어 상기 제1 열교환유닛(20)에 점착될 수 있다. 이때, 상기 제1 프로브부(61)는 상기 제1 열교환유닛(20)에 점착된 회재의 양을 측정하도록 마련될 수 있다.Specifically, ash that has risen above the melting point in the
일 예로, 상기 제1 프로브부(61)는 상기 제1 열교환유닛(20)의 무게를 측정하여 회재의 양을 측정할 수 있다.For example, the
특히, 상기 제1 프로브부(61)는 상기 제1 열교환유닛(20)에 점착되는 회재의 양을 실시간으로 측정하여 변화량 및 변화속도를 더 측정하도록 마련될 수 있다.In particular, the
그리고, 상기 제1 프로브부(61)는 상기 제1 열교환유닛(20)에 점착된 회재의 양, 점착되는 회재의 변화량 및 변화 속도를 측정하여 상기 재순환유닛(40)에 측정된 정보를 제공하도록 마련될 수 있다.Then, the
그리고, 상기 재순환유닛(40)은 제공된 정보를 토대로 상기 열전달 촉진 입자와 회재의 재순환량을 제어하도록 마련될 수 있다.In addition, the
일 예로, 상기 제1 열교환유닛(20)에 점착되는 회재의 변화 속도가 기설정된 수치를 초과할 경우, 상기 회재의 투입량을 감소시키고, 회재에 비해 점착도가 낮은 열전달 촉진 입자의 투입량을 증가시킴으로써, 열전달 촉진 입자가 상기 제1 열교환유닛(20)에 점착된 회재를 박리시키도록 할 수 있고, 이에 더해, 회재가 상기 제1 열교환유닛(20)에 점착되는 문제를 방지할 수도 있다.For example, when the rate of change of ash adhered to the first
상기 제2 프로브부(62)는 상기 제2 열교환유닛(30)과 연결되어 마련되며, 상기 제2 열교환유닛(30)에 점착된 회재의 양을 측정하도록 마련될 수 있다.The
구체적으로, 상기 연소유닛(10) 내에서 융점 이상으로 높아진 회재는 상기 제2 열교환유닛(30)과 만날 때, 액화되어 상기 제2 열교환유닛(30)에 점착될 수 있다. 이때, 상기 제2 프로브부(62)는 상기 제2 열교환유닛(30)에 점착된 회재의 양을 측정하도록 마련될 수 있다.Specifically, ash that has risen above the melting point in the
일 예로, 상기 제2 프로브부(62)는 상기 제2 열교환유닛(30)의 무게를 측정하여 회재의 양을 측정할 수 있다.For example, the
특히, 상기 제2 프로브부(62)는 상기 제2 열교환유닛(30)에 점착되는 회재의 양을 실시간으로 측정하여 변화량 및 변화속도를 더 측정하도록 마련될 수 있다.In particular, the
그리고, 상기 제2 프로브부(62)는 상기 제2 열교환유닛(30)에 점착된 회재의 양, 점착되는 회재의 변화량 및 변화 속도를 측정하여 상기 재순환유닛(40)에 측정된 정보를 제공하도록 마련될 수 있다.In addition, the
그리고, 상기 재순환유닛(40)은 제공된 정보를 토대로 상기 열전달 촉진 입자와 회재의 재순환량을 제어하도록 마련될 수 있다.In addition, the
일 예로, 상기 제2 열교환유닛(30)에 점착되는 회재의 변화 속도가 기설정된 수치를 초과할 경우, 상기 회재의 투입량을 감소시키고, 회재에 비해 점착도가 낮은 열전달 촉진 입자의 투입량을 증가시킴으로써, 열전달 촉진 입자가 상기 제2 열교환유닛(30)에 점착된 회재를 박리시키도록 할 수 있고, 이에 더해, 회재가 상기 제2 열교환유닛(30)에 점착되는 문제를 방지할 수도 있다.For example, when the rate of change of ash adhered to the second
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustration only, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts should be interpreted to be included in the scope of the present invention.
1: 열전달 촉진 입자의 재순환이 이루어지는 보일러
10: 연소유닛 20: 제1 열교환유닛
30: 제2 열교환유닛 40: 재순환유닛
41: 연소회수부 42: 재순환부
43: 제1 이송부 44: 제2 이송부
45: 제3 이송부 50: 분리유닛
51: 제1 분리부 52: 제2 분리부
60: 프로브유닛 61: 제1 프로브부
62: 제2 프로브부1: Boiler where heat transfer promoting particles are recycled
10: combustion unit 20: first heat exchange unit
30: second heat exchange unit 40: recirculation unit
41: combustion recovery unit 42: recirculation unit
43: first transfer section 44: second transfer section
45: third transfer unit 50: separation unit
51: first separation portion 52: second separation portion
60: probe unit 61: first probe unit
62: second probe unit
Claims (10)
상기 연소유닛의 상부에 마련되는 제1 열교환유닛;
상기 제1 열교환유닛의 하류에 마련되는 제2 열교환유닛; 및
상기 연소유닛의 하부에 마련되며, 연소유닛, 제1 열교환유닛 및 제2 열교환유닛 중 어느 하나 이상을 통과한 열전달 촉진 입자를 재순환하도록 마련된 재순환유닛;
상기 재순환유닛에 회수된 회재를 열전달 촉진 입자와 분리하여 저장하되, 재순환에 적합한 입도를 갖는 회재를 상기 재순환유닛에 재투입하도록 마련된 분리유닛; 및
상기 제1 열교환유닛 및 상기 제2 열교환유닛에 점착된 회재의 양, 변화량, 변화속도를 측정하여 상기 재순환유닛에 제공하는 프로브유닛을 포함하며,
상기 재순환유닛은 상기 제1 열교환유닛 및 상기 제2 열교환유닛에 점착된 회재의 양, 변화량, 변화속도 정보를 토대로 상기 열전달 촉진 입자 및 상기 회재의 재순환량을 제어하도록 마련된 것을 특징으로 하는 열전달 촉진 입자의 재순환이 이루어지는 보일러.
A combustion unit provided so that fuel is burned inside;
A first heat exchange unit provided on an upper portion of the combustion unit;
A second heat exchange unit provided downstream of the first heat exchange unit; And
A recirculation unit provided at a lower portion of the combustion unit, and configured to recirculate heat transfer promoting particles that have passed through at least one of the combustion unit, the first heat exchange unit, and the second heat exchange unit;
A separating unit provided to separate and store the recovered ash in the recirculation unit from the heat transfer promoting particles, and re-inject the ash having a particle size suitable for recirculation into the recirculation unit; And
It includes a probe unit for measuring the amount, change amount, change rate of ash adhered to the first heat exchange unit and the second heat exchange unit to provide to the recirculation unit,
The recirculation unit is provided to control the heat transfer promoting particles and the recirculating amount of the ash based on the amount, change amount, and change rate information of the ash adhered to the first heat exchange unit and the second heat exchange unit. Boiler where recirculation is performed.
상기 제1 열교환유닛은 복사 열이 전달되는 영역에 마련되는 것을 특징으로 하는 열전달 촉진 입자의 재순환이 이루어지는 보일러.
According to claim 1,
The first heat exchange unit is a boiler made of recirculation of heat transfer promoting particles, characterized in that provided in the region where the radiant heat is transferred.
상기 제2 열교환유닛은 대류 열이 전달되는 영역에 마련되는 것을 특징으로 하는 열전달 촉진 입자의 재순환이 이루어지는 보일러.
According to claim 1,
The second heat exchange unit is a boiler in which recirculation of heat transfer-promoting particles is provided, which is provided in a region where convective heat is transferred.
상기 재순환유닛은,
상기 연소유닛의 하부에 마련되어 상기 연소유닛 내에서 하강한 열전달 촉진 입자를 회수하도록 마련된 연소회수부; 및
상기 제2 열교환유닛의 하류에 마련되며, 상기 연소회수부에서 회수된 상기 열전달 촉진 입자 및 상기 제2 열교환유닛을 통과한 열전달 촉진 입자를 회수하도록 마련된 재순환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전달 촉진 입자의 재순환이 이루어지는 보일러.
According to claim 1,
The recirculation unit,
A combustion recovery unit provided at a lower portion of the combustion unit to recover the heat transfer promoting particles descending from the combustion unit; And
It is provided downstream of the second heat exchange unit, the heat transfer promoting particles, characterized in that it comprises a recirculation portion provided to recover the heat transfer promoting particles recovered from the combustion recovery unit and the heat transfer promoting particles passing through the second heat exchange unit. Boiler with recirculation.
상기 재순환부는,
상기 연소회수부로부터 회수한 열전달 촉진 입자와 상기 제2 열교환유닛으로부터 회수한 열전달 촉진 입자를 상기 연소유닛의 내부에 재투입시키도록 마련된 것을 특징으로 하는 열전달 촉진 입자의 재순환이 이루어지는 보일러.
The method of claim 4,
The recirculation unit,
A boiler made of recirculation of heat transfer promoting particles, characterized in that the heat transfer promoting particles recovered from the combustion recovery unit and the heat transfer promoting particles recovered from the second heat exchange unit are re-introduced into the combustion unit.
상기 재순환유닛은,
상기 연소회수부와 상기 재순환부 사이에 형성되어 상기 연소회수부가 회수한 상기 열전달 촉진 입자를 상기 재순환부로 이송하도록 마련된 제1 이송부;
상기 재순환부와 상기 제2 열교환유닛 사이에 형성되어 상기 제2 열교환유닛을 통과한 상기 열전달 촉진 입자를 상기 재순환부로 이송하도록 마련된 2 이송부; 및
상기 재순환부와 상기 연소유닛 사이에 형성되어, 상기 재순환부에 회수된 상기 열전달 촉진 입자를 상기 연소유닛으로 이송하도록 마련된 제3 이송부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전달 촉진 입자의 재순환이 이루어지는 보일러.
The method of claim 5,
The recirculation unit,
A first transfer unit formed between the combustion recovery unit and the recirculation unit and provided to transfer the heat transfer promoting particles recovered by the combustion recovery unit to the recycling unit;
A second transfer unit formed between the recirculation unit and the second heat exchange unit and provided to transfer the heat transfer promoting particles passing through the second heat exchange unit to the recycling unit; And
A boiler formed between the recirculation unit and the combustion unit, and further comprising a third transfer unit provided to transfer the heat transfer promoting particles collected in the recirculation unit to the combustion unit.
상기 제3 이송부에는,
상기 연소유닛의 내부로 재투입되는 상기 열전달 촉진 입자의 양을 제어하도록 마련된 제어밸브가 더 마련된 것을 특징으로 하는 열전달 촉진 입자의 재순환이 이루어지는 보일러.
The method of claim 6,
In the third transfer unit,
A boiler in which recirculation of the heat transfer promoting particles is made, further comprising a control valve provided to control the amount of the heat transfer promoting particles re-introduced into the combustion unit.
상기 연료는 미분탄인 것을 특징으로 하는 열전달 촉진 입자의 재순환이 이루어지는 보일러.
According to claim 1,
The fuel is a pulverized coal boiler characterized in that the recirculation of the heat transfer promoting particles is made.
상기 열전달 촉진 입자는 상기 연소유닛 내에서 연소되지 않고 상기 제1 열교환유닛 및 상기 제2 열교환유닛에 열을 전달할 수 있는 산화 알루미늄 입자인 것을 특징으로 하는 열전달 촉진 입자의 재순환이 이루어지는 보일러.
According to claim 1,
The heat transfer promoting particles are not burned in the combustion unit, the boiler is made of recirculation of the heat transfer promoting particles, characterized in that the aluminum oxide particles capable of transferring heat to the first heat exchange unit and the second heat exchange unit.
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