KR102172327B1 - 실시간 회분 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연소로 내의 회분 점착 특성을 실시간으로 파악할 수 있는 실시간 회분 측정장치에 관한 것으로, 본 발명은, 중공의 튜브 형태로서, 연소로의 둘레측으로부터 중심부까지 삽입되는 본체; 상기 본체의 길이방향을 따라 상부면에 복수로 위치하는 점착부; 상기 본체 내부에서 상기 각 점착부를 지지하는 지지대; 상기 점착부의 내주면에 각각 위치하는 히팅부; 및 상기 각 점착부에 점착된 회분의 무게를 상기 지지대를 통하여 실시간으로 측정하는 로드셀;을 포함하는 실시간 회분 측정장치를 제공한다.

Description

실시간 회분 측정장치{A device for measuring ash in real time}

본 발명은 연소로 내의 회분 점착 특성을 실시간으로 파악할 수 있는 실시간 회분 측정장치에 관한 것이다.

연소로에서 연소, 특히 석탄 등의 고체 연료의 연소과정에서는 연료에 포함되어 있던 일정한 양의 회분도 고온으로 가열되는데, 이러한 회분 일부가 연소로의 외부로 배출되지 않고 연소로 벽 또는 튜브에 점착되는 슬래깅(slagging) 또는 파울링(fouling)과 같은 현상이 발생하게 된다.

이러한 현상은 연소로에서의 열전달을 방해하고 연소로 내부를 부식시키는 등 심각한 문제를 발생시킨다.

따라서, 연소시 연소로에 점착되는 회분의 양이나 그 점착 특성을 분석할 수 있다면, 상기한 문제의 발생을 방지할 수 있을 것이다.

종래에는 연소로에 설치되어 있는 점검창을 통하여 연소로 내부를 관찰하는 단편적인 방법이나, 또는 연소로의 점검시 연소로 내부를 육안으로 확인하거나 또는 튜브를 절단하여 확인하고 있으나, 이는 이미 점착된 회분의 양 및 특성을 확인 할 수 있을 뿐, 실제 연소조건에 따라 발생하는 회분의 양 및 특성을 분석하기에는 어려움이 있다.

하기 특허문헌에는 연소로 내부에 삽입 설치하여 회분을 점착 시킴으로써 연소로 내에서 발생하는 회분의 특성을 측정하는 측정장치가 개시된다.

이러한 측정 장치는 하나의 프로브 본체 위에 회분이 점착되는 원리로 이루어지므로, 발생하는 회분의 무게만을 측정 가능할뿐 연소로 내 위치에 따른 회분 특성을 측정할 수는 없다.

소형 보일러에서 회분 점착량을 측정하기 위해서는 수 g 범위의 측정이 필요한데 기존의 측정 장치에서 프로브 본체의 무게 때문에, 무게를 측정하는 로드셀의 사용 범위가 제한적이다.

또한, 본체 내에 물 등의 냉각매체를 주입함에 따라 프로브의 자세한 온도 조절이 어렵고, 본체의 재질이 연소로 또는 튜브 등의 재질과 다른 경우 실제 연소로 조건에서의 회분 점착 측정과는 차이가 발생하게 된다.

특허문헌 1: KR 2005-0041228 A 특허문헌 2: KR 1,908,660 B1 특허문헌 3: KR 2016-0021674 A

이에 본 발명은 상기한 종래의 문제점에 착안하여 이를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 연소로 내의 조건 및 위치에 따라 실시간으로 정확한 회분 특성의 측정이 가능한 장치를 제공하는 것을 목적으로 함

상기한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 중공의 튜브 형태로서, 연소로의 둘레측으로부터 중심부까지 삽입되는 본체; 상기 본체의 길이방향을 따라 상부면에 복수로 위치하는 점착부; 상기 본체 내부에서 상기 각 점착부를 지지하는 지지대; 상기 점착부의 내주면에 각각 위치하는 히팅부; 및 상기 각 점착부에 점착된 회분의 무게를 상기 지지대를 통하여 실시간으로 측정하는 로드셀;을 포함하는 실시간 회분 측정장치를 제공한다.

상기 히팅부의 온도를 조절하는 온도조절부; 및 상기 점착부의 온도를 상기 온도조절부에 전달되도록 하는 열전대;를 더 포함하며, 상기 온도조절부는 상기 열전대를 통하여 감지되는 상기 점착부의 온도에 따라 상기 히팅부의 온도를 조절하는 것이 바람직하다.

상기 로드셀은 상기 열전대를 통하여 감지되는 상기 점착부의 온도에 따라, 상기 각 점착부에 점착되는 회분의 무게를 실시간으로 측정하는 것이 바람직하다.

상기 히팅부는 탄소섬유로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 점착부는 상기 연소로와 같은 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 실시간 회분 측정장치에 의하면, 기존의 측정 장치로는 정확히 측정할 수 없는 연소로 내 회분 발생에 의한 슬래깅/파울링의 생성량을 연소로 내 위치에 따라 실시간으로 측정하여 수트 블로워 등의 작용 위치 및 스팀의 양을 조절할 수 있도록 하고, 이에 따라 보일러의 운영에서 운전 장애에 따른 정비 비용을 줄일 수 있으며 수트 블로워 등에 사용되는 스팀의 투입량을 적정하게 조절하여 경제성 뿐 아니라 보일러의 효율을 향상시킬 수 있어, 향후 스마트 보일러 등의 분야에서 핵심 장치로 활용될 수 있다.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 회분 측정장치가 연소로에 설치된 상태를 나타내는 개략도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 회분 측정장치가 연소로에 설치된 모습을 나타낸 종단면도이다.
도 3은 도 2의 A-A선에 따른 단면도이다.

본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 기술되어야 할 것이다.

또한, 기술되는 실시예는 발명의 설명을 위해 예시적으로 제공되는 것이며, 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 회분 측정장치를 상세히 설명한다.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 회분 측정장치가 연소로에 설치된 상태를 나타내는 개략도이다. 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 회분 측정장치가 연소로에 설치된 모습을 나타낸 종단면도이다. 도 3은 도 2의 A-A선에 따른 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 회분 측정장치는, 본체(100), 점착부(110), 지지대(111), 히팅부(120), 열전대(130), 로드셀(200) 및 온도조절부(300)를 포함한다.

본체(100)는 중공의 튜브 형태로서, 연소로(10)의 둘레측, 즉 연소로(10)의 측벽을 관통하여 연소로(10) 중심부 부근까지 삽입되어 설치될 수 있다.

본체(100) 일측에 위치한 플랜지(101)를 통하여 연소로(10) 외주면에 고정 설치될 수 있으나, 설치방법이 한정되는 것은 아니다.

또한, 본체(100)의 형태는 단면이 원형인 튜브 형태를 예로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않으며, 단면이 사각인 튜브 형태등으로 변경될 수 있다.

점착부(110)는 본체(100)의 길이방향을 따라서, 본체(100)의 상부면에 복수개가 위치한다.

점착부(110)의 재질은 한정되지 않으나, 연소로(10)의 재질과 같은 재질로 이루어질 수 있고, 이로써 실제 연소로(10) 내부의 회분 점착 특성을 보다 정확하게 측정할 수 있다.

지지대(111)는 상기 본체(100) 내부에 위치하며, 상기 복수의 점착부(110)를 지지한다. 지지대(111)를 통하여 상기 점착부(110)에 점착되는 회분의 무게가 전달된다.

로드셀(200)은 상기 지지대(111)와 연결되며 상기와 같이 지지대(111)를 통하여 전달되는 각 점착부(110)에 점착된 회분의 무게를 실시간으로 감지한다.

상기와 같이, 연소로(10) 벽면으로부터 중심 부근까지 삽입되는 튜브 본체(100)의 길이방향을 따라 복수의 점착부(110)를 배치하고, 이에 점착되는 회분의 무게를 각각 실시간으로 측정하므써 보일러 벽면으로부터 중심부까지의 회분 점착 특성을 파악할 수 있다.

또한, 본체(100) 전체의 무게가 아닌 복수의 점착부(110)에 부착된 회분의 무게만을 각각 실시간으로 측정함으로써 보다 정확하게 보일러 내의 회분 점착 특성을 파악할 수 있다.

히팅부(120)는 상기 각 점착부(110)의 내주면에 위치하여 점착부(110)를 가열한다.

히팅부(120)를 통하여 점착부(110)의 온도를 연소로(10) 내 온도와 같게 가열함으로써, 실제 연소로(10) 내 온도와 같은 조건에서 점착부(110)에 점착되는 회분의 특성을 실시간으로 파악할 수 있다.

또한, 히팅부(120)는 탄소섬유 재질로 이루어질 수 있으며, 탄소섬유는 고온에서도 내구성이 좋아 연소로(10) 내의 온도까지 가열하기가 용이하다.

온도조절부(300)는 상기 각 히팅부(120)와 연결되어 히팅부(120)의 온도를 조절하며, 이로써 히팅부(120)에 의해 가열되는 점착부(110)의 온도를 조절할 수 있다.

열전대(130)는 각 점착부(110)에 연결되는 와이어 등으로 구성되어, 각 점착부(110)의 온도를 온도조절부(300)에 전달하며, 온도조절부(300)는 이를 통하여 각 점착부(110)의 온도를 감지할 수 있다.

첨부된 도면을 다시 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 회분 측정장치의 동작을 설명한다.

본체(100)가 연소로(10)에 설치된 상태에서, 연소로(10) 내에서 연소가 개시되면, 온도조절부(300)는 히팅부(120)를 가열함으로써 본체(100)의 각 점착부(110)를 연소로(10) 내의 온도로 가열되도록 한다.

또한, 온도조절부(300)는 열전대(130)를 통하여 각 점착부(110)의 온도를 감지한다.

연소실 내 연소에 의해 발생하는 회분이 본체(100)의 각 점착부(110)에 점착되게 되며, 이에 따라 점착된 회분의 무게는 지지대(111)를 통하여 로드셀(200)에 의해 실시간으로 측정되며, 이때, 열전대(130)를 통하여 온도조절부(300)에서 감지되는 각 점착부(110)의 온도에 따라 각 점착부(110)에 점착되는 회분의 무게를 실시간으로 측정할 수가 있다.

이와 같이, 로드셀에 의하여 연소로 내 온도 조건 및 연소실의 위치에 따른 회분 점착 특성이 실시간으로 측정되며, 측정된 회분점착 특성은 로드셀(200)과 연결된 출력부(미도시) 등을 통하여 출력될 수도 있다.

또한, 스팀을 분사하여 연소로에 점착된 회분을 제거하는 수트 블로워(미도시)를 연소실 위치에 따라 다수개 설치하여, 로드셀에 의하여 측정되는 연소로(10) 내의 각 위치의 따른 회분 점착 특성에 따라 상기 각 수트 블로워를 제어하여 효과적으로 연소로(10) 내 회분을 효과적으로 제거할 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 실시간 회분 측정장치에 의하면, 기존의 측정 장치로는 정확히 측정할 수 없는 연소로 내 회분 발생에 의한 슬래깅/파울링의 생성량을 연소로 내 위치에 따라 실시간으로 측정하여 수트 블로워 등의 작용 위치 및 스팀의 양을 조절할 수 있도록 하고, 이에 따라 보일러의 운영에서 운전 장애에 따른 정비 비용을 줄일 수 있으며 수트 블로워 등에 사용되는 스팀의 투입량을 적정하게 조절하여 경제성 뿐 아니라 보일러의 효율을 향상시킬 수 있어, 향후 스마트 보일러 등의 분야에서 핵심 장치로 활용될 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

100: 본체
110: 점착부
111: 지지대
120: 히팅부
130: 열전대
200: 로드셀
300: 온도조절부

Claims (5)

1. 중공의 튜브 형태로서, 연소로(10)의 둘레측으로부터 중심부까지 삽입되는 본체(100);
   상기 본체(100)의 길이방향을 따라 상부면에 복수로 위치하는 점착부(110);
   상기 본체(100) 내부에서 상기 각 점착부(110)를 지지하는 지지대(111);
   상기 각 점착부(110)와 연결되는 열전대(130);
   상기 점착부(110)의 내주면에 각각 위치하는 히팅부(120); 및
   상기 각 점착부(110)에 점착된 회분의 무게를 상기 지지대(111)를 통하여 실시간으로 측정하는 로드셀(200);을 포함하는,
   실시간 회분 측정장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 히팅부(120)의 온도를 조절하는 온도조절부(300);를 더 포함하며,
   상기 열전대(130)는 상기 각 점착부(110)의 온도를 상기 온도조절부(300)에 전달되도록 하고,
   상기 온도조절부(300)는 상기 열전대(130)를 통하여 감지되는 상기 점착부(110)의 온도에 따라 상기 히팅부(120)의 온도를 조절하는,
   실시간 회분 측정장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 로드셀(200)은 상기 열전대(130)를 통하여 감지되는 상기 각 점착부(110)의 온도에 따라, 상기 각 점착부(110)에 점착되는 회분의 무게를 실시간으로 측정하는,
   실시간 회분 측정장치.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 히팅부(120)는 탄소섬유로 이루어지는,
   실시간 회분 측정장치.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 점착부(110)는 상기 연소로(10)와 같은 재질로 이루어지는,
   실시간 회분 측정장치.
   

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