KR100635764B1 - Apparatus for preventing the heat exchange tube against erosion occurred in solid fuel fired system such as solid fuel fired incineration unit or boiler furnace using particle separation device - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 일반적인 보일러의 구조를 보여주는 모식도이다. 1 is a schematic diagram showing the structure of a typical boiler.
도 2는 도 1의 과열기 및 절탄기의 실제 형태를 보여주는 사시도이다. FIG. 2 is a perspective view showing the actual shape of the superheater and the cutting machine of FIG. 1.
도 3은 종래의 전열관의 마모 방지 수단에 대한 하나의 예를 보여주는 전열관의 단면도이다. 3 is a cross-sectional view of a heat pipe showing one example of a wear preventing means of a conventional heat pipe.
도 4는 종래의 전열관의 마모 방지 수단에 대한 또 다른 하나의 예를 보여주는 개략도이다. Figure 4 is a schematic view showing another example of the wear protection means of the conventional heat pipe.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 전열관 마모 방지 장치의 구성을 보여주는 것으로서, 도 5a는 종단면도이고, 도 5b는 횡단면도이다. 5a and 5b show the configuration of the heat pipe wear protection device according to the invention, Figure 5a is a longitudinal cross-sectional view, Figure 5b is a cross-sectional view.
도 6은 본 발명에 따른 전열관 마모 방지 장치를 적용한 경우 배출 가스와 분체(비회)의 유동 형태를 설명하기 위한 정단면도이다. Figure 6 is a front sectional view for explaining the flow mode of the exhaust gas and powder (fly ash) when the heat pipe wear protection device according to the present invention is applied.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전열관의 마모 방지 수단을 보여주는 도면이다. 7 is a view showing the wear protection means of the heat transfer tube according to another embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명> <Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10 : 연소로 12 : 수관벽 10: combustion furnace 12: water pipe wall
14 : 후부 연도 14a : 연도의 내벽면 14:
16 : 전열관 16a : 절곡부 16:
20 : 과열기 20a : 전열관 군(君)20:
30 : 절탄기 40 : 공기 예열기 30: pelletizer 40: air preheater
50 : 마모 방지판 60 : 편류 방지판 50: wear protection plate 60: drift prevention plate
100 : 분체 분리 기구 110 : 유동 편향판 100
120 : 입자 분리판 130 : 재혼합 방지판 120: particle separation plate 130: remixing prevention plate
131 : 통기공 140 : 연장판 131: vent 140: extension
본 발명은, 발전용 보일러, 열병합 보일러, 소각로 등과 같은 고체 연료를 연소시키는 연소 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연소 가스 중의 비회(ash)를 포함하는 분체(粉體)를 분리하고 그의 흐름을 전열관을 벗어나도록 우회시키는 것에 의해 분체의 충돌에 의한 전열관의 마모를 방지함으로써 저렴한 비용으로 설비의 수명을 획기적으로 연장시킬 수 있도록 한 가스 중의 분체를 분리하는 기구를 이용한 고체 연료 연소 장치의 전열관 마모 방지 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combustion apparatus for combusting solid fuels such as power generation boilers, cogeneration boilers, incinerators, and the like, and more particularly, to separate powders containing ash in the combustion gas and to separate the flow thereof. By preventing the heat pipe from abrasion due to the collision of the powder by bypassing the heat pipe, it prevents the heat pipe wear of the solid fuel combustion device using a mechanism that separates the powder in the gas, which can significantly extend the life of the equipment at low cost. Relates to a device.
본 명세서에서의 고체 연료 연소 장치는, 주로 석탄과 같은 고체 연료를 연소시켜 높은 온도와 압력의 증기를 생성하는 발전용 보일러, 열병합 보일러, 또는 소각로 등을 일컫는다. The solid fuel combustion device in the present specification mainly refers to a power generation boiler, a cogeneration boiler, an incinerator, or the like, which burns a solid fuel such as coal to generate steam at a high temperature and pressure.
첨부도면 도 1에는 이러한 고체 연료 연소 장치에 대한 하나의 구성예가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 것과 같이, 석탄과 같은 고체 연료는 수관벽(Water pipe wall)(12, 또는 수냉벽)으로 밀폐된 연소로(10, 燃燒爐) 내부에서 연소되어 수관벽(12) 내부를 흐르는 물을 가열하여 증기를 생성시키게 된다. 연소가스는, 연소로(10) 상부를 통해 후부 연도(14)로 빠져나가서, 후부 연도(14)에 설치된 재열기 또는 과열기(20, Reheater or Superheater), 그리고 절탄기(30, Economizer), 및 공기 예열기(40)를 거쳐 연돌(도시하지 않음)로 배출된다. In the accompanying drawings, one configuration example of such a solid fuel combustion device is shown. As shown in FIG. 1, solid fuel such as coal is combusted in a
상기 연소로(10) 내부에서 고체 연료가 연소되는 과정에서는 분체(粉體)인 회(Ash)가 발생하게 되는데, 이는 저회(Bottom Ash)와 비회(Fly Ash)로 구분된다. 이중 저회는 연소로(10)의 하부로 낙하되어 저회 처리조(도시하지 않음)에 포집되고, 비회는 연소가스에 섞여 흐르다가 연소로(10) 상부를 통과하여 후부 연도(14)로 흘러나간 다음 집진기(도시 생략) 등에 의해 포집된다. Ash, which is powder, is generated in the process of burning solid fuel in the
여기서, 상기 재열기 또는 과열기(20)나 절탄기(30) 등과 같은 후부 전열관군(20a, Rear Part Heat Exchange Tube Bundle)은 후부 연도(14)를 횡단하는 방향으로 즉, 연소가스의 흐름에 직교하는 방향으로 배치되어 있으며, 후부 연도(14)의 내벽면과 일정한 틈새를 유지하고 있다. Here, the rear part heat
이러한 후부 전열관 군(20a)의 전열관은 매우 다양하고도 심각한 위해 요소 에 노출되기 때문에 이것이 연소 장치의 수명을 결정하는 중요한 하나의 구성 요소가 된다. 따라서, 전열관은 연소가스의 온도와 내부 증기 압력에 견딜 수 있도록 하는 강도를 가지도록 설계되고, 전열관의 외면은 연소가스와 비회 입자 등의 분체에 대하여 내식성과 내마모성을 가지도록 설계된다. Since the heat pipes of this rear
전열관을 손상시키는 심각한 원인중의 하나에는, 고체 연료가 연소되면서 발생하는 분체가 전열관 표면에 충돌함으로써 전열관의 표면을 마모시키는(갉아먹는) 현상이 있다. 비회 입자의 충돌에 의한 마모가 가장 심각하게 발생하는 부위는, 후부 연도(14) 내부를 횡단하여 연소 가스의 흐름에 대항하는 형태로 배치되는 전열관 군(20a)의 최상부를 이루는 전열관, 전열관의 좌우 절곡부, 제매기(Soot blower : 도시하지 않음) 부근 및 가스 편류(偏流) 발생부 주위이다. One of the serious causes of damaging the heat pipes is a phenomenon in which the powder generated by the combustion of the solid fuel collides with the heat pipe surfaces and wears down the surface of the heat pipes. The site where the abrasion caused by the collision of the fly ash occurs most seriously is the heat transfer tube and the right and left sides of the heat transfer tube forming the uppermost portion of the heat
즉, 도 1에서, 재열기 또는 과열기(20)와 절탄기(30)에서 점선의 원으로 표시한 영역(R)들이, 주로 비회의 충돌에 의한 마모로 파손이 빈발하는 영역이다. 사기 영역(R)들은 후부 연도(14)의 내벽면에 인접하여 편류가 심하게 발생하는 부분으로서, 이 곳에서는 연소가스가 단면적인 좁은 영역을 통과하면서 국부적으로 가속되는 이른바 '채널 효과(Channel Effect)'가 발생한다. 따라서, 연소가스 중의 비회 입자(분체)가 해당 영역(R)에 매우 강력한 힘으로 충돌하게 되어 전열관 표면의 마모를 촉진시킨다. That is, in FIG. 1, the regions R indicated by dotted circles in the reheater or
첨부도면 도 2는 상기한 재열기 또는 과열기(20)와 절탄기(30)의 실제 형태를 보여준다. 재열기 또는 과열기(20)와 절탄기(30)는 복수개의 전열관(16)들을 다수회 절곡시켜 하나의 묶음(Bundle) 형태로 구성한 것이다. 여기서, 채널 효과에 의한 연소가스의 가속으로 분체가 강력한 힘으로 부딪혀 마모가 발생하기 쉬운 영역(R)은 주로 전열관의 절곡진 부분임을 알 수 있다. Figure 2 shows the actual form of the reheater or
이와 같은 전열관의 마모를 방지하기 위한 종래의 수단들이 첨부도면 도 3 및 도 4에 도시되어 있다. Conventional means for preventing wear of such heat pipes are illustrated in the accompanying drawings, FIGS. 3 and 4.
먼저, 도 3에 도시된 종래의 예는, 분체에 의한 마모가 예상되는 전열관(16)의 표면 즉, 연소가스의 흐름 방향에 마주하는 표면에 마모 방지판(50, Tube Shield)을 부착한 것이다. 이러한 방법에 의하면, 분체가 마모 방지판(50)에 의해 차단되어 상기 전열관(16)에 직접 충돌하지 못하게 함으로써 전열관(16)을 보호한다. 그러나, 이와 같이 마모 방지판(50)을 사용하는 것은 영구적인 대책이 아닐 뿐만 아니라, 채널 효과에 의해 연소 가스의 가속 영역이 생기는 현상은 치유할 수 없기 때문에 이 부분에서의 충분한 열교환 시간을 확보할 수 없다. First, the conventional example shown in FIG. 3 is to attach a wear prevention plate 50 (Tube Shield) to the surface of the
그리고, 도 4에 도시된 예는, 채널 효과에 의해 국부 가속이 발생하는 부분 즉, 전열관(16)의 절곡부(16a)와 연도(14)의 내벽면(14a) 사이에 편류 방지판(60, Baffle Plate)을 설치한 것이다. 이러한 방법에 의하면, 상기 편류 방지판(60)에 의하여 전열관(16)의 절곡부(16a)로 연소 가스가 흐르는 것이 차단됨으로써, 분체가 전열관(16)의 절곡부(16a)로 접근하는 현상이 원천적으로 차단된다. 그러나, 이러한 방법에 의하면, 편류 방지판(60)과 연도(14)의 내벽면(14a) 사이에는 연소 가스의 흐름이 전혀 없어 열교환이 이루어지지 않는 이른바 '사영역(Dead Zone)'이 발생하여 전체적으로는 전열 면적이 감소하는 결과를 초래한다. 이와 같은 전열 면적의 감소를 보상하기 위하여는 전열관을 추가적으로 더 배치하여야 하기 때문에 설치비용이 증가하는 단점이 있다. In the example shown in FIG. 4, the
상기한 방법들 이외에, 다공판이나 철망(Steel mesh)을 후부 연도(14) 전체 단면을 가로질러 배치함으로써 연소 가스의 유동을 균질화시키는 방법을 사용하기도 한다. 그러나, 이러한 방법의 경우에는, 다공판이나 철망에 의해 발생하는 압력손실이 지나치게 증가하여 열효율을 떨어뜨리는 것은 물론, 대형의 구조물(다공판이나 철망)이 연도에 설치되어야 함으로써 연도의 구성이 어렵고 비용이 지나치게 증가하게 되는 단점이 있다. 또한, 부하의 변동, 석탄 종류의 변경 등에 따라서 연도 내부의 가스 흐름에 변화가 생기는 등의 원인에 의해, 초기의 다공판이나 철망에 대한 설계 조건을 벗어나게 되면 연소장치의 전체 효율이 저하되게 된다. 또한, 다공판이나 철망이 연도의 단면 전체에 걸쳐 설치됨으로써 구조물의 중량이 증가하는 단점이 있다. In addition to the methods described above, a method of homogenizing the flow of the combustion gas may be used by arranging a perforated plate or a steel mesh across the entire cross section of the
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위하여 개발된 것이다. 본 발명의 목적은, 비회 입자를 포함하는 분체를 연소 가스와 분리하고 그의 흐름을 전열관을 벗어나도록 우회시킴과 동시에 흐름 속도를 줄이는 것에 의해 분체의 충돌에 의한 전열관의 마모를 방지함으로써 설비의 수명을 연장시킬 수 있도록 하는 것에 있다. The present invention has been developed to solve the above conventional problems. The object of the present invention is to prevent the wear of the heat transfer tubes due to the collision of the powders by separating the powder containing the ash particles from the combustion gas and diverting its flow out of the heat transfer tubes and at the same time reducing the flow rate of the equipment. It is to be able to extend.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는, 고체 연료를 사용하는 발전용 보일러, 열병합 보일러, 소각로 등의 연소 장치의 후부 연도내에 설치되는 재열기, 과열기 또는 절탄기와 같은 전열관 군(君)의, 비회를 포함하는 분체의 충돌에 의한 마모를 방지하기 위한 장치로서, 상기 전열관 군의 마모가 예상되는 국부 가속 예상 영역의 상류측에 상기 연도의 내벽면으로부터 연도의 가운데 쪽을 향하여 하향 경사진 형태로, 상기 내벽면의 일측 끝부분으로부터 반대측 끝부분까지 연장 설치되어, 연소 가스의 가속을 완화시키고 흐름 방향을 변경하여 마모 예상 부위로 연소 가스가 편중하는 것을 방지하는 한편, 연소 가스가 부딪힐 때, 연소 가스 중에 존재하는 비회를 포함하는 분체들이 부딪혀 경사면을 타고 흘러내리도록 하는 유동 편향판과; 상기 유동 편향판의 선단부 하류측에, 상기 유동 편향판의 경사 방향과 반대 방향으로 경사진 형태로 배치되고, 그의 상단부가 상기 유동 편향판의 선단부와 일정한 간격을 유지하여 상기 간격사이로 상기 유동 편향판을 따라 흘러 내려오는 분체를 유입시켜 상기 연도의 내벽면측으로 가까워지도록 유도하여 하류로 흘려보내는 입자 분리판을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 중의 분체를 분리하는 기구를 이용한 고체 연료 연소 장치의 전열관 마모 방지 장치가 제공된다. In order to achieve the above object, in the present invention, a group of heat transfer tubes such as a reheater, a superheater, or a cutener installed in a rear flue of a combustion device such as a power generation boiler, a cogeneration boiler, an incinerator, etc., using a solid fuel, An apparatus for preventing abrasion due to collision of powder including fly ash, the device being inclined downward from the inner wall surface of the flue toward the center of the flue on an upstream side of a local acceleration predicted region where wear of the heat transfer tube group is expected. It is installed extending from one end of the inner wall to the opposite end, to reduce the acceleration of the combustion gas and to change the flow direction to prevent the combustion gas from biasing to the anticipated wear site, while the combustion gas is hit, A flow deflecting plate for causing the powder containing fly ash present in the combustion gas to strike and flow down the slope; On the downstream side of the front end of the flow deflection plate, the flow deflection plate is disposed in a shape inclined in a direction opposite to the inclination direction of the flow deflection plate, the upper end portion of which is maintained at a constant distance from the front end of the flow deflection plate between the flow deflection plates. Preventing the heat transfer tube wear of the solid fuel combustion apparatus using a mechanism for separating the powder in the gas, characterized in that it comprises a particle separator for flowing the powder flowing down along the flow induces closer to the inner wall surface side of the flue flows downstream An apparatus is provided.
상기한 본 발명에 있어서, 상기 유동 편향판은, 평판에 다수개의 미세 구멍을 형성한 다공판으로 이루어질 수 있다. In the present invention described above, the flow deflection plate may be made of a porous plate formed with a plurality of fine holes in the plate.
상기한 본 발명에 있어서, 상기 유동 편향판은, 미세 크기의 그물눈(mesh)을 가지는 철망 형태로 이루어질 수 있다. In the present invention described above, the flow deflection plate may be made of a wire mesh form having a mesh of fine size.
상기한 본 발명에 있어서, 상기 입자 분리판의 내측에, 상기 입자 분리판으 로부터 상기 전열관 군의 상부에 인접한 지점까지 하향 연장되어, 상기 연도의 중간 부분과 상기 국부 가속 예상 영역을 가로막아, 상기 연도의 중간 부분으로부터 상기 국부 가속 예상 영역으로 흘러 들어오는 연소 가스의 양과 속도를 줄임으로써, 상기 유동 편향판 및 입자 분리판에 의하여 분리되어 상기 연도의 내벽면을 따라 느린 속도로 흘러 내려가는 상기 분체에 속도가 높은 연소 가스가 다시 혼합되는 것을 방지하는 재혼합 방지판이 더 설치될 수 있다. In the present invention described above, the inside of the particle separation plate, extends downward from the particle separation plate to a point adjacent to the upper portion of the heat pipe group, intercepting the middle portion of the year and the local acceleration expected region, By reducing the amount and velocity of combustion gas flowing from the middle portion into the local acceleration prediction region, the velocity is high in the powder separated by the flow deflecting plate and particle separator and flowing slowly along the inner wall of the flue. A remixing prevention plate may be further installed to prevent the combustion gases from mixing again.
상기한 본 발명에 있어서, 상기 재혼합 분리판은, 다수개의 미세한 통기공이 형성된 형태로 이루어질 수 있다. In the present invention described above, the re-mixing separator, it may be formed in the form of a plurality of fine vent holes.
이와는 달리, 상기 재혼합 분리판은, 미세 크기의 그물눈(mesh)을 가지는 철망의 형태로 이루어질 수 있다. Alternatively, the remixed separator may be formed in the form of a wire mesh having a fine mesh.
상기 입자 분리판의 하단부로부터 상기 전열관 군의 상단 절곡부와 연도의 내벽면 사이인 국부 가속이 예상되는 영역의 입구 부위까지 연장설치되어, 상기 유동 편향판 및 입자 분리판에 의해 분리되어 느린 속도로 흐르고 있는 상기 분체를 상기 연도의 내벽면측으로 더욱 밀착시킴으로써, 상기 전열관 군에 부딪히는 분체의 개체수를 더욱 줄이는 역할을 하는 연장판을 더 포함할 수 있다. Extends from the lower end of the particle separator to the inlet of the region where local acceleration is expected between the upper bent portion of the heat pipe group and the inner wall surface of the flue, separated by the flow deflection plate and the particle separator at a slow speed By further adhering the flowing powder to the inner wall surface side of the flue, it may further include an extension plate that serves to further reduce the number of powder hit the heat pipe group.
이하, 첨부된 예시도면 도 5a, 5b 및 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, FIGS. 5A, 5B, and 6.
첨부도면 도 5a 및 도 5b는, 본 발명에 따른 전열관 마모 방지 장치의 구성을 보여주는 것으로서, 도 5a에는 종단면도가 도시되어 있고, 도 5b에는 횡단면도( 평단면도)가 도시되어 있다. 5A and 5B show a configuration of a heat pipe wear protection device according to the present invention. FIG. 5A shows a longitudinal cross-sectional view and FIG. 5B shows a cross-sectional view (flat cross-sectional view).
도 5a 및 도 5b에서, 본 발명은, 재열기 또는 과열기나 절탄기와 같은 전열관 군(20a)의 측단부와 연도(14)의 내벽면(14a) 사이의 틈새(d)에 의하여 연소 가스의 국부 가속이 발생하는 영역(A ; 이하, '국부 가속 영역' 또는 '국부 가속 에상 영역'이라고 함)의 상류측에 비회를 포함하는 분체의 속도를 줄이고, 전열관 군(20a)을 이루는 전열관(16)의 절곡부(16a)에 부딪히는 분체의 양을 줄이기 위한 분체 분리 기구(100)를 구비한다. 5a and 5b, the present invention relates to the localization of the combustion gas by means of the clearance d between the side end of the heat
구체적으로 상기 분체 분리 기구(100)는, 기본적으로 유동 편향판(110)과 입자 분리판(120)을 포함한다. Specifically, the
상기 유동 편향판(110)은 전열관 군(20a)의 마모가 예상되는 상기 국부 가속 영역(A)의 상류측에 연도(14)의 내벽면(14a)으로부터 연도(14)의 가운데 쪽을 향하여 하향 경사진 형태로 상기 내벽면(14a)의 일측 끝부분으로부터 반대측 끝부분까지 설치된다. 이러한 유동 편향판(110)은, 연소 가스의 가속을 완화시키고 흐름 방향을 변경하여 마모 예상 부위로 연소 가스가 편중하는 것을 방지한다. 또한, 연소 가스가 부딪힐 때, 연소 가스 중에 존재하는 비회 등의 분체들이 부딪혀 경사면을 타고 흘러내리도록 하는 역할을 한다. 이러한 유동 편향판(110)은, 연소 가스의 유동을 일정한도 편향시킬 수 있는 경사의 구조물이라면 어떠한 것을 사용하여도 가능하다. 예를 들어, 어떠한 통기공도 없는 일반적인 평판으로 이루어져도 좋고, 평판에 다수개의 미세 구멍을 형성한 다공판으로 이루어져도 좋으며, 더 나아가서는, 미세 크기의 그물눈(mesh)을 가지는 철망으로 이루어져도 좋다. The
상기 입자 분리판(120)은 상기 유동 편향판(110)의 선단부 하류측에 상기 유동 편향판(110)의 경사 방향과 반대 방향으로 경사진 형태로 배치된다. 이러한 입자 분리판(120)은, 그의 상단부가 상기 유동 편향판(110)의 선단부와 일정한 간격을 유지하고 있어, 그 간격사이로 상기 유동 편향판(110)에 부딪히는 분체를 유입시켜 연도(14)의 내벽면(14a)으로 가깝게 유도한 다음 하류로 흘려보내는 역할을 한다. The
그리고, 본 발명에서는 상기 입자 분리판(120)의 내측, 즉 상기 연도(14)의 가운데 쪽에, 상기 입자 분리판(120)으로부터 상기 전열관 군(20a)의 상부에 인접한 지점까지 하향 연장되는 재혼합 방지판(130)을 더 구비할 수 있다. 상기 재혼합 분리판(130)은, 연도(14)의 중간 부분과 상기 국부 가속 영역(A)을 일정 부분 가로막아, 연도(14)의 중간 부분으로부터 상기 국부 가속 영역(A)으로 흘러 들어오는 연소 가스의 양과 속도를 줄이는 역할을 한다. 따라서, 상기 유동 편향판(110)과 입자 분리판(120)에 의하여 분리되어 상기 연도(14)의 내벽면(14a)을 따라 느린 속도로 흘러 내려가는 분체에 속도가 높은 연소 가스가 다시 혼합되는 것을 방지하게 된다. 이러한 재혼합 방지판(130)은 평판에 다수의 미세한 통기공(131)이 형성된 다공판의 형태나, 미세 크기의 그물눈(mesh)을 가지는 철망으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 지나치게 많은 양의 연소 가스의 유입은 차단하면서 어느 정도의 연소 가스의 흐름은 유지되도록 함으로써, 상기 분체 분리판(120)을 통과하여 내려오는 분체를 상기 연도(14)의 내벽면(14a)으로 근접시킬 수 있다. In the present invention, the inner side of the
첨부도면 도 6에는 상기와 같이 이루어진 본 발명의 전열관 마모 방지 장치(100)에 의한 연소 가스 및 분체의 흐름을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다. 6 is a view for explaining the flow of the combustion gas and powder by the heat pipe
본 발명에 따른 전열관 마모 방지 장치는, 비회를 포함하는 분체에 의한 전열관의 마모는 분체의 양에 비례하고 분체의 속도의 제곱에 비례하여 촉진된다는 사실에 기초한다. 따라서, 국부 가속이 예상되는 부위의 연소 가스의 흐름을 느리게 하고 분체를 우회시킴으로써 연소 가스의 국부 가속 영역에 위치하는 전열관의 마모를 획기적으로 방지하고자 한 것이다. The heat pipe wear protection device according to the present invention is based on the fact that the wear of the heat pipe by the powder containing fly ash is promoted in proportion to the amount of powder and in proportion to the square of the speed of the powder. Therefore, it is intended to significantly prevent wear of the heat transfer pipe located in the local acceleration region of the combustion gas by slowing down the flow of the combustion gas in the region where local acceleration is expected and bypassing the powder.
도 6에 도시된 것과 같이, 국부 가속 영역(A)의 상류로부터 유동하여 내려오는 분체를 포함하는 연소 가스는, 유동 편향판(110)에 부딪혀 흐름의 방향이 화살표(검고 폭이 두꺼운 화살표) 방향과 같이 바뀌게 된다. 상기 유동 편향판(110)에 연소 가스가 부딪힐 때, 연소 가스 중에 존재하는 분체(P)들도 유동 편향판(110)에 부딪힌다. 그러나, 상기 유동 편향판(110)에 부딪힌 분체(P)들은 대부분 그의 관성력에 의해 흐름의 방향이 급격히 바뀌는 연소 가스의 속도를 추종하지 못하고 유동 편향판(110)에 부딪혀 경사면을 타고 흘러 내려오게 된다. As shown in FIG. 6, the combustion gas including the powder flowing down from the upstream of the local acceleration region A hits the
상기 유동 편향판(110)이 미세 구멍을 가진 다공판이나 미세 그물눈을 가진 철망으로 이루어진 경우, 대부분의 연소 가스는 유동 편향판(110)에 부딪혀 대부분은 그의 흐름 방향이 바뀌게 되지만, 극히 일부의 연소 가스는 다공판의 미세 구멍이나 미세 그물눈을 통과하게 된다. 이와 같이 유동 편향판(110)의 미세 구멍이나 그물눈을 통하여 연소가스의 최소한의 흐름이 확보되면 그의 흡인력에 의해 더욱 많은 분체(P)들이 유동 편향판(110) 표면에 쌓이게 되고, 일부의 미세한 분체(P)들 은 상기 미세 구멍이나 그물눈을 통과하기도 한다. When the
상기 유동 편향판(110)의 경사면을 따라 그의 선단부까지 흘러 내려온 분체(P)들은, 상기 입자 분리판(120)의 상단부에 부딪힌 다음, 상기 유동 편향판(110)의 선단과 입자 분리판(120)의 상단부 사이의 간격을 통하여 아래로 내려와 상기 입자 분리판(120)의 경사면을 따라 흘러 내린다. 여기서, 상기 입자 분리판(120)은 상기 연도(14)의 내벽면(14a)을 향하여 경사져 있으므로, 분체(P)들은 상기 연도(14)의 내벽면(14a)에 가까운 방향으로 유도된다. The powders P flowing down to the front end thereof along the inclined surface of the
상기 입자 분리판(120)을 통과하여 국부 가속이 예상되는 영역(A)으로 내려오는 분체(P)들은 연도(14)의 중간 부분을 흐르는 연소 가스의 속도의 영향을 받게 된다. 그러나, 연도(14)의 중간 부분을 흐르는 연소 가스와는 재혼합 방지판(130)에 의하여 차단되어 있다. 이러한 이유에 의하여, 연도(14)의 중간 부분을 흐르는 연소 가스중의 극히 일부만이 상기 재혼합 방지판(130)의 미세 통기공(131)을 통하여 속도가 줄어든 채 유입된다. 따라서, 상기 입자 분리판(120)을 통과한 분체(P)들을 포함하는 연소 가스의 속도는, 연도(14)의 중간 부분을 흐르는 연소 가스의 속도보다 현저히 낮은 속도를 유지하면서 전열관(16)의 절곡부(16a)와 연도(14)의 내벽면(14a) 사이의 틈새(d)를 통과하여 하류로 흘러가게 된다. The powders P passing through the
이와 같이, 본 발명에 따른 분체 분리 기구(100)에 의하면, 국부 가속이 예상되는 영역(A)을 통과하는 연소 가스의 속도는 현저히 떨어뜨리고, 연도(14)를 흐르는 분체(P)들의 많은 개체를 모아 연도(14)의 내벽면(14a)에 근접시켜 상기 속도가 현저히 떨어진 연소 가스와 함께 하류로 흘려보내므로, 분체(P)의 충돌에 의한 전열관군(20a)의 마모 및 손상을 현저히 감소시킬 수가 있게 된다. As described above, according to the
첨부도면 도 7에는 본 발명에 따른 분체 분리 기구(100)의 또 다른 실시형태가 도시되어 있다. FIG. 7 shows another embodiment of the
도 7에 도시된 분체 분리 기구(100)는, 앞서 도 5a, 5b 및 도 6에서 설명한 분체 분리 기구(100)에 있어서, 입자 분리판(120)의 하단부로부터 하향 연장되는 연장판(140)을 더 설치한 구성을 가진다. 나머지의 구성은 서 설명한 실시예와 모두 동일하다. The
상기 연장판(140)은 상기 입자 분리판(120)으로부터 전열관 군(20a)의 상단 절곡부(16a)와 연도(14)의 내벽면(14a) 사이 즉, 국부 가속이 예상되는 영역(A)의 입구 부위까지 연장되는 형태를 가진다. 여기서, 상기 연장판(140)은 상기 입자 분리판(120)을 일체로 연장한 형태이어도 좋고, 별도로 제작한 다음 입자 분리판(120)에 용접 등의 방법으로 결합시킨 형태이어도 좋다. The
이러한 연장판(140)은, 상기 유동 편향판(110)과 입자 분리판(120)에 의하여 분리되어 느린 속도로 흐르고 있는 분체(P)를 상기 연도(14)의 내벽면(14a)측으로 더욱 밀착되도록 함으로써, 전열관 군(20a)에 닿는(부딪히는) 분체(P)의 개체수를 더욱 줄여 전열관(16)의 마모를 더욱 줄이는 역할을 한다. 또한, 상기 재혼합 방지판(130)측으로부터 유입되는 연소 가스의 속도에 의한 영향을 덜 받게 하여 분체(P)의 채널부 즉 틈새(d)를 통과하는 연소 가스의 속도를 더욱 떨어뜨린다. The
한편, 상기한 연장판(140)이 더 설치된 분체 분리 기구에 있어서는, 전술한 재혼합 방지판(130)을 구비하지 않아도 좋다. 이는 상기 연장판(140)에 의하여 연 도(140) 내부를 흐르는 연소 가스가 분체(P)에 미치는 속도 영향을 줄일 수 있기 때문이다. 따라서, 고체 연소 장치의 크기나, 사용 온도, 연도(14)의 단면적, 연소 가스의 속도, 고체 연료의 종류 등의 제반 조건에 따라서 둘중에 하나만 설치할 수도 있고, 두 개 모두를 설치할 수도 있다. In addition, in the powder separation mechanism in which the said
이상에서는 첨부 도면에 도시된 본 발명의 구체적인 실시예들이 상세하게 설명되었으나, 이는 바람직한 구현 형태에 대한 예시에 불과한 것이며, 본 발명의 보호범위가 이에만 한정되는 것은 아니다. 또한, 이상과 같은 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 및 균등한 다른 실시가 가능한 것이며, 이러한 변형 및 균등한 다른 실시예는 본 발명의 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다. Although specific embodiments of the present invention shown in the accompanying drawings have been described in detail above, this is merely an example of a preferred embodiment, and the protection scope of the present invention is not limited thereto. In addition, the embodiments of the present invention as described above can be variously modified and equivalent other embodiments by those of ordinary skill in the art within the technical spirit of the present invention, such modifications and equivalent other embodiments are It goes without saying that it belongs to the appended claims of the invention.
이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는, 전열관 군의 마모가 예상되는 국부 가속 영역의 상부에서 연소 가스의 흐름을 변경할 수 있는 유동 편향판을 이용하여 연소 가스와 분체(비회를 포함함)를 편향시키고, 분체의 관성력을 고려한 입자 분리판을 이용하여 연소 가스와 분체를 분리하여 하류로 보낸다. 이와 더불어, 상기한 구성 요소들에 의해 국부 가속이 예상되는 영역에서의 연소 가스의 속도를 현격히 떨어뜨림으로써, '연소 가스 중의 분체의 고속 충돌에 의해 전열관군이 마모'되는 현상을 방지할 수 있다. As described above, in the present invention, the combustion gas and the powder (including fly ash) are deflected by using a flow deflection plate that can change the flow of the combustion gas at the upper portion of the local acceleration region where wear of the heat transfer tube group is expected. The combustion gas and the powder are separated and sent downstream using a particle separator considering the inertial force of the powder. In addition, it is possible to prevent the phenomenon in which the heat transfer tube group is worn by the high-speed collision of the powder in the combustion gas by drastically lowering the speed of the combustion gas in the region where local acceleration is expected by the above components. .
또한, 상기와 같은 본 발명의 장치는 구조가 간단하고 연도의 일측부 부분에 한정하여 설치되는 것이지, 연도 전체를 완전히 횡단하여 덮는 형태가 아니기 때문에, 수득 가능한 효과에 비하여 비용의 증가가 결코 부담스럽지는 않을 것이다. In addition, the apparatus of the present invention as described above has a simple structure and is provided to be limited to one side portion of the year, and because it does not cover the entire year, the increase in cost is never burdensome compared to the obtainable effect. Will not.
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KR1020050068900A KR100635764B1 (en) | 2005-07-28 | 2005-07-28 | Apparatus for preventing the heat exchange tube against erosion occurred in solid fuel fired system such as solid fuel fired incineration unit or boiler furnace using particle separation device |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR102046300B1 (en) * | 2018-06-29 | 2019-11-19 | 한국전력공사 | Apparatus for reducing wear of power plant boiler tube |
KR102243362B1 (en) | 2020-11-24 | 2021-04-22 | 제만석 | Apparatus for erosion protector of heat exchange tube of thermal power plant boiler |
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2005
- 2005-07-28 KR KR1020050068900A patent/KR100635764B1/en not_active IP Right Cessation
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