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KR20150067306A - 유동층 열교환기 - Google Patents

유동층 열교환기 Download PDF

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Publication number
KR20150067306A
KR20150067306A KR1020157011816A KR20157011816A KR20150067306A KR 20150067306 A KR20150067306 A KR 20150067306A KR 1020157011816 A KR1020157011816 A KR 1020157011816A KR 20157011816 A KR20157011816 A KR 20157011816A KR 20150067306 A KR20150067306 A KR 20150067306A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat exchanger
wall
partition
section
fluidized bed
Prior art date
Application number
KR1020157011816A
Other languages
English (en)
Inventor
오씨 시뿌
Original Assignee
포스터 휠러 에너지아 오와이
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 포스터 휠러 에너지아 오와이 filed Critical 포스터 휠러 에너지아 오와이
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Abstract

본 발명은 유동층 보일러 (12) 의 유동층 열교환기 (10) 로서, 상기 열교환기는 상기 유동층 보일러에 인접한 전방 벽 (16), 상기 전방 벽의 반대편에 있는 후방 벽 (18) 및 두 개의 측방 벽들 (60, 60') 을 포함하고, 벽들은 수관 패널들로서 형성되고, 또한 상기 열교환기는 상기 유동층 보일러로부터 상기 열교환기까지 고온 입자들을 도입하기 위해 상기 열교환기의 상부 부분의 제 1 섹션에 배치된 입구 개구 (24), 상기 입자들로부터 열을 회수하기 위한 열교환 표면 (34) 및 상기 열교환기로부터 상기 유동층 보일러까지 다시 냉각 입자들을 오버플로우로서 복귀시키기 위해 상기 열교환기의 상기 상부 부분의 제 2 섹션에 배치된 출구 개구 (36) 를 포함하고, 상기 열교환기는 상기 열교환기의 상기 상부 부분의 상기 제 1 섹션 (38) 과 상기 제 2 섹션 (40) 사이의 격벽 (26) 을 포함하고, 상기 격벽은 상기 전방 벽으로부터 상기 열교환기의 중심 섹션까지 연장하고, 상기 격벽은 상기 열교환기의 적어도 하나의 측방 벽 (60, 60') 으로부터의 수관들을 굽힘으로써 형성되는, 유동층 열교환기에 관한 것이다.

Description

유동층 열교환기{FLUIDIZED BED HEAT EXCHANGER}
본 발명은, 유동층 보일러의 유동층 열교환기에 관한 것이다. 본 발명은, 특히, 상기 유동층 보일러에 인접한 전방 벽, 상기 전방 벽의 반대편에 있는 후방 벽 및 두 개의 측방 벽들을 포함하고, 벽들은 수관 (water tube) 패널들로서 형성되고, 또한 상기 유동층 보일러로부터 상기 열교환기까지 고온 입자들을 도입하기 위해 상기 열교환기의 상부 부분의 제 1 섹션에 배치된 입구 개구, 상기 입자들로부터 열을 회수하기 위한 열교환 표면 및 상기 열교환기로부터 상기 유동층 보일러까지 다시 냉각 입자들을 오버플로우로서 복귀시키기 위해 상기 열교환기의 상기 상부 부분의 제 2 섹션에 배치된 출구 개구를 포함하고, 상기 열교환기는 상기 열교환기의 상기 상부 부분의 상기 제 1 섹션과 상기 제 2 섹션 사이의 격벽을 포함하는 유동층 열교환기에 관한 것이다.
통상, 열교환기를 둘러싸는 전방 벽, 후방 벽 및 측방 벽들은 주로 수직형이고, 일반적으로 알려진 튜브-핀-튜브 구조를 갖는다. 그리고 나서 각각의 벽의 튜브들은 열전달 유체, 통상은 물 또는 스팀을 상부 헤더 또는 다른 수관 패널까지 상방으로 전달하기 위하여 벽 아래에 배치된 수평 하부 헤더에 연결된다. 일반적으로 인클로저 벽들의 수관들은 드럼 보일러에서 증발 표면으로서 그리고 단통과식 (once-trough) 보일러에서 물예열 표면으로서 기능한다.
유동층 열교환기들은 보일러의 노로부터 열교환기에 전달된 고온 고체 입자들로부터 열을 회수하기 위하여 유동층 보일러에서 통상적으로 사용된다. 열교환기에서의 냉각후에, 냉각된 입자들은 다시 노에 복귀된다. 유동층 열교환기는 순환식 유동층 보일러의 고온 루프에 연결될 수도 있거나 노로부터 직접 고온 고체 입자들을 수용할 수도 있다. 고온 고체 입자들이 고온 루프로부터, 즉 유동층 보일러의 입자 분리기로부터 그리고 직접 노로부터 열교환기에 수용되는 것은 또한 통상적이다.
열교환기의 기본 요건 또는 요망되는 특성은 충분한 양의 열이 열교환기에서 회수될 수 있을 것, 회수된 열의 양이 소망하는 대로 제어될 수 있을 것, 열교환기가 문제없이 연속적으로 사용될 수 있을 것, 그리고 열교환기의 작동이 예를 들어 주위환경에 대한 배출물의 증가에 의해 보일러에서의 프로세스에 해를 끼치지 않을 것을 포함한다.
US 특허번호 7,240,639 는 회수된 열을 효율적으로 제어하는데 특히 유리한 유동층 열교환기를 갖는 순환식 유동층 보일러를 개시하고 있다. 이는 직접 노로부터 그리고 보일러의 입자 분리기로부터 열교환기의 상부에 고온 고체 입자들을 도입하기 위한 입구 개구를 포함한다. 입자들의 일부는 열교환 표면에서 냉각되어, 리프트 채널을 통하여 열교환기의 바닥으로부터 다시 노에 배출된다. 입자들의 다른 일부는, 특히 고부하에서, 다른 개구 및 배출 채널을 통하여 오버플로우로서 노에 냉각없이 배출될 수 있다. 이러한 구성의 단점은, 노에 인접한 리프트 채널의 존재로 인해 열교환기의 중력의 중심이 노로부터 더 멀리 이동되는 경향이 있어서, 열교환기의 지지를 더욱 어렵게 만든다는 것이다.
US 특허번호 6,336,500 은 보일러의 입자 분리기로부터 열교환기의 경사진 상부벽 및 수직 후방벽에 인접한 입구 채널을 통해 열교환기의 바닥 부분에 고온 입자들을 도입하기 위한 입구 개구를 갖는 유동층 열교환기를 구비한 순환식 유동층 보일러를 도 3 에서 개시하고 있다. 입자들은 열교환기의 열교환 표면에서 냉각되어 오버플로우로서 다시 노에 배출된다. 이러한 구성의 단점은, 후방벽에 인접한 입구 채널의 존재로 인해 열교환기의 중력의 중심이 노로부터 더 멀리 이동되는 경향이 있다는 것이다.
US 특허번호 5,533,471 은 보일러의 노로부터 직접 열교환기의 상부에 고온 입자들을 도입하기 위한 입구 개구를 갖는 유동층 열교환기를 구비한 유동층 보일러를 도 3 에서 개시하고 있다. 입자들은 열교환기의 경사진 상부벽에 인접하게 배치된 경사진 격벽에 의해 형성된 경사진 입구 채널을 따라 운반된다. 입자들은, 열교환기의 상부로부터 다시 노에 오버플로우로서 배출되기 전에, 열교환기의 열교환 표면에서 냉각된다. 이러한 구성의 단점은, 입구 채널이 유입 입자 유동에 마찰을 일으켜, 열교환기내로 도입될 수 있는 입자들의 최대 양을 제한할 수도 있다는 것이다. 또한, 일부 조건에서는 입구 채널 뿐만 아니라 출구 채널이 열교환기에서 수집되거나 형성되는 조대한 입자들 또는 덩어리들로 인해 적어도 부분적으로 차단될 수도 있다.
전술한 종래기술의 문헌들에서, 고체 입자들은 열교환기의 전방벽, 상부벽 또는 후방벽에 인접하게 형성된 채널을 따라 열교환기에 또는 열교환기로부터 운반된다. 채널을 형성하는 격벽의 구조는 개시되어 있지 않으나, 통상의 기술에 따르면 격벽은 비냉각 내화물 구조 또는 내화물로 덮혀진 금속 플레이트 구조로서 만들어질 수 있다. 그러나, 구조의 내구성이나 열균형의 관점에서, 냉각 격벽이 일반적으로 더 나은 해결책이다. 유리하게는, 인접 벽에 가까운 냉각 격벽은 인접 벽으로부터의 수관들의 일부를 격벽을 따라 연장하도록, 인접 벽의 수관들에 대해 평행하게, 마지막으로 다시 인접 벽으로 굽혀지도록 굽힘으로써 구성될 수 있다. 노 벽의 수관들을 굽힘으로써 배출 채널을 형성하는 예는 US 특허번호 5,526,775 에 도시되어 있다. 그러나, 이러한 구성은 매우 복잡할 수도 있고, 또한 격벽을 따라 연장하도록 인접 벽으로부터 수관들을 굽히는 결과로서, 인접 벽에서의 수관들의 개수가 감소하여 벽에 유해한 열응력을 유발시킬 수도 있는 단점을 가질 수도 있다.
고체 입자들이 채널을 따라 열교환기에 또는 열교환기로부터 운반되는 구성은, 특히 고부하에서, 열교환기를 향하여 진입하는 고온 고체 입자들의 일부가 열교환기를 통해 유동할 수 없고 열교환기를 우회하여 비냉각 상태로 노에 복귀하는 상황을 만들 수도 있다. 그러므로, 충분한 에너지를 회수하기 위하여는, 열교환기 및 열전달 표면은 입자들을 비교적 낮은 온도로 냉각시키도록 열교환기에서의 입자들의 체류 시간을 증가시키기 위하여 비교적 크게 만들어져야 한다. 대형 열교환기는 대형 공간을 필요로 하고 지지를 더욱 어렵게 만든다. 열교환기에서의 비교적 낮은 온도는 일부 경우에 있어서 원치않는 화학 반응을 초래할 수도 있다. 특히, CO2 의 분압이 높은 산소 연료 연소에서, 너무 낮은 온도는 열교환기에서의 CaO 의 재탄산화를 초래할 수도 있다.
본 발명의 목적은 전술한 문제들의 적어도 일부가 최소화되는 유동층 보일러의 유동층 열교환기를 제공하는 것이다.
일 양태에 따르면, 본 발명은 유동층 보일러의 유동층 열교환기로서, 상기 열교환기는 상기 유동층 보일러에 인접한 전방 벽, 상기 전방 벽의 반대편에 있는 후방 벽 및 두 개의 측방 벽들을 포함하고, 벽들은 수관 (water tube) 패널들로서 형성되고, 또한 상기 열교환기는 상기 유동층 보일러로부터 상기 열교환기까지 고온 입자들을 도입하기 위해 상기 열교환기의 상부 부분의 제 1 섹션에 배치된 입구 개구, 상기 입자들로부터 열을 회수하기 위해 상기 열교환기내에 배치된 열교환 표면 및 상기 열교환기로부터 상기 유동층 보일러까지 다시 냉각 입자들을 오버플로우로서 복귀시키기 위해 상기 열교환기의 상기 상부 부분의 제 2 섹션에 배치된 출구 개구를 포함하고, 상기 열교환기는 상기 열교환기의 상기 상부 부분의 상기 제 1 섹션과 상기 제 2 섹션 사이의 격벽을 포함하고, 상기 격벽은 상기 전방 벽으로부터 상기 열교환기의 중심 섹션까지 연장하고, 상기 격벽은 상기 열교환기의 적어도 하나의 측방 벽으로부터의 수관들을 굽힘으로써 형성되는, 유동층 열교환기를 제공한다.
격벽이 열교환기의 중심 섹션까지 연장한다는 표현은, 여기서는, 격벽이 전방 벽으로부터 그리고 후방 벽으로부터 대략 등거리에 있는 열교환기의 부분까지 연장하는 것을 의미한다. 그러므로 격벽은 전방 벽 또는 후방 벽에 인접하여 배치되는 것이 아니라 전방 벽으로부터 열교환기의 중심 섹션으로 향한다. 바람직하게는, 격벽은 전방 벽과 후방 벽 사이의 거리로부터의 열교환기의 총 깊이의 30-70%, 더 바람직하게는 40-60% 만큼 전방 벽 및 후방 벽으로부터 이격되어 있는 열교환기의 부분까지 전방 벽으로부터 연장한다. 본 발명의 이점은, 격벽이 후방 벽의 근방까지가 아니라 열교환기의 중심 섹션까지만 전방 벽으로부터 연장하기 때문에 유입 입자들이 그들의 유동에 대해 비교적 넓은 횡단면적을 갖는다는 것이다. 그러므로, 열교환기에 대한 입자 유동을 제한하는 입자들의 유동 경로의 구속이 없다.
열교환기로부터 보일러까지 다시 냉각 입자들을 오버플로우로서 복귀시킨다는 표현은, 여기서는, 주 유동층, 즉 열교환 표면들이 배치되는 유동층의 상부로분터 직접 입자들이 열교환기로부터 배출되는 것을 의미한다. 따라서, 열교환기의 출구는 열교환기의 바닥으로부터 상방으로 입자들이 배출되는 리프팅 채널을 포함하지 않는다. 유리하게는, 열교환기의 유동층은 분할되지 않는다. 따라서, 열교환 표면들이 두 개의 섹션에 배치되는 유동층의 부분의 본질적인 부분을 분할하는 격벽, 예를 들어 수직 격벽이 없다.
격벽이 열교환기의 적어도 하나의 측방 벽으로부터의 수관들을 굽힘으로써 형성된다는 표현은, 여기서는, 열교환기의 적어도 하나의 측방 벽의 대응 수관들에 연속되는 수관들을 격벽이 포함한다는 것을 의미한다.
열교환기를 통한 입자 유동은 전술한 본 구성의 특징들을 활용함으로써 비교적 높은 입자 유동을 가능하게 하도록 쉽게 구성될 수 있기 때문에, 사실상, 임의의 소망하는 열회복율은 열교환기에서 매우 낮은 온도로 입자들을 냉각하지 않고서도 달성될 수 있다. 그러므로, 열교환기는 비교적 소형일 수 있다. 또한, 낮은 레벨의 냉각으로 인해, 특히 산소연료 연소에서 원치않는 화학 반응의 위험이 최소화된다.
열교환기의 중심 섹션까지 격벽을 연장시킴으로써, 열교환기의 후방 벽 또는 전방 벽에 인접한 격벽에 대해서 보다도 격벽에 대해 냉각을 배치하는 것이 더 어려워진다. 하나의 가능성은 전방 벽까지 격벽을 따라 흐르는 수관들에 물을 제공하도록 격벽의 하부 단부에 횡방향 헤더를 배치하는 것이다. 그러나, 그러한 구성에서는, 수관들을 전방 벽으로부터 더 계속시키는 것이 비교적 곤란하다. 그러므로, 본 발명은 열교환기의 적어도 하나의 측방 벽으로부터의 수관들을 굽힘으로써 격벽을 형성하는 해결책을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 격벽은 적어도 하나의 측방 벽으로부터의 수관들을, 격벽의 중심 섹션을 향하여 연장하는 제 1 수평 섹션으로서 그리고 격벽의 중심 섹션으로부터 다시 측방 벽으로 연장하는 제 2 수평 섹션으로서 굽힘으로써 형성된다. 바람직하게는, 격벽은 두 개의 측방 벽들의 각각으로부터의 수관들을, 격벽의 중심 섹션을 향하여 연장하는 제 1 수평 섹션으로서 그리고 다시 측방 벽으로 연장하는 제 2 수평 섹션으로서 굽힘으로써 형성된다. 유리하게는, 제 1 수평 섹션은 제 2 수평 섹션 아래에 배치된다.
바람직하게는, 격벽은, 전방 벽으로부터 보는 바와 같이, 노로부터 더 멀리 후방 벽에 가까운 열교환기에 도입되는 입자들을 안내하기 위하여 하방으로 경사진다. 그럼으로써 열교환기의 상부 표면에서 임의의 위치에서 열교환기를 향하여 도입되는 입자들은 열교환기의 후방 부분으로 안내된다. 입자들은 전방 벽의 출구 개구를 통해 열교환기로부터 배출되고, 그러므로 전방 벽을 향하여 수평으로 열교환기의 유동층에서 진행한다. 유동층의 유동 속도를 변경함으로써, 열교환 표면 주위에서의 입자들의 이동 및 열교환기의 열회복율을 효율적으로 제어하는 것이 가능하다. 따라서, 본 구성은, 예를 들어, 과열된 또는 재열된 스팀의 온도를 제어하기 위한 효율적인 수단을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 열교환 표면은 출구 개구의 하부 에지의 수직 레벨 아래에 배치된다. 출구 개구의 하부 에지가 열교환기를 형성하는 유동층의 상부 표면의 수직 레벨을 규정하기 때문에, 본 구성은 열교환 표면이 사용시에 유동층내에 항상 매립되는 이점을 제공한다. 바람직하게는, 격벽의 하부 단부는 출구 개구의 하부 에지와 대략 동일한 수직 레벨에, 더 바람직하게는 출구 개구의 하부 에지보다 약간 더 낮은 수직 레벨에 있다. 이는, 격벽의 하부 단부가 출구 개구의 하부 에지보다 더 높은 레벨에 있다면 입자들이 열교환 표면에서의 냉각없이 입구로부터 출구로 직접 유동층의 표면상에서 부유할 가능성이 있기 때문에, 유리하다. 바람직하게는, 격벽의 하부 단부는 출구 개구의 하부 에지의 수직 레벨 아래로 최대 0.2 m, 더 바람직하게는 최대 0.1 m 에 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 열교환기 아래에 윈드박스가 배치되고, 이 윈드박스는 주로 격벽 아래에 있는 제 1 섹션 및 주로 격벽 아래에 있지 않는 제 2 섹션으로 분할된다. 윈드박스의 제 1 섹션 및 제 2 섹션 위의 유동층의 부분들은 따라서 각각 유동층의 출구측 및 입구측으로서 불리울 수 있다. 분할된 윈드박스는 유동층의 입구측과 출구측에서 상이한 유동 속도를 갖게 하는 것을 가능하게 한다. 바람직하게는, 유동층에서의 입자들의 순환을 향상시키기 위하여 유동층의 입구측에서보다도 유동층의 출구측에서 약간 더 높은 유동 속도가 사용된다. 산소연료 연소에서, 제 1 및 제 2 윈드박스 섹션들을 통해 도입된 유동 가스들의 상이한 산소 함량을 갖게 하는 것이 가능하다. 또한, 특히 대형 유동층 열교환기에서, 제 1 및 제 2 윈드박스 섹션들중의 적어도 하나가 두 개의 또는 심지어는 두 개 초과의 섹션들로 더욱 분할되는 것이 가능하다.
본 발명의 전술한 간략한 설명 뿐만 아니라 부가적인 목적, 특징 및 이점은 첨부 도면과 관련한 본 발명의 바람직하지만 예시적인 본 발명에 따른 실시형태들에 대한 이하의 상세한 설명을 참조하여 더욱 전적으로 이해할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 실시형태에 따른 열교환기의 개략적인 수직 단면도이다.
도 2 는 본 발명의 실시형태에 따른 열교환기의 격벽을 형성하는 측방 벽 튜브들의 개략적인 수직 단면도이다.
도 1 은 유동층 보일러의 노 (12) 에 연결된 열교환기 (10) 를 개략적으로 도시한다. 열교환기는 전방 벽 (16), 후방 벽 (18) 및 2 개의 측방 벽들에 의해 둘러싸인다. 입자들은 전방 벽의 개구 (20) 를 통해 그리고 입자 분리기 (미도시) 로부터 입자들을 복귀시키는 채널 (22) 의 하부 단부를 통해 열교환기내로 도입된다. 따라서, 전방 벽 (16) 의 개구 (20) 및 채널 (22) 의 하부 단부는 열교환기의 입구 개구 (24) 를 형성하고 있다고 통상 말할 수 있다. 대안적으로, 본 발명의 다른 실시형태에서, 열교환기의 입구 개구는, 예를 들어 전방 벽의 하나 이상의 개구들로 단지 형성될 수 있거나, 또는 입자 분리기로부터 입자들을 복귀시키는 하나 이상의 채널의 하부 단부로 단지 형성될 수 있다. 본 발명에 의하면, 입구 개구 (24) 를 통해 열교환기에 도입된 입자들의 적어도 일부는 경사진 격벽 (26) 에 의해 열교환기 (10) 의 전방 벽측으로부터 열교환기의 후방 벽측으로 안내된다.
열교환기 (10) 의 하부 부분에는 윈드박스 (30) 및 노즐들 (32) 을 통해 열교환기에 도입된 유동 가스에 의해 유동화된 입자들의 층 (28) 이 형성된다. 입자들로부터 열을 회수하기 위해 열교환기의 하부 부분에는 열교환 표면 (34) 이 배치된다. 열교환 표면에서의 냉각후에, 입자들은 전방 벽 (16) 의 출구 개구 (36) 를 통해 오버플로우로서 열교환기 (10) 로부터 다시 노 (12) 에 배출된다.
유동층 (28) 의 높이가 출구 개구 (36) 의 하부 에지의 수직 레벨에 의해 결정되기 때문에, 출구 개구는 열교환기 (10) 의 상부 부분에 위치된다. 따라서, 격벽 (26) 은 열교환기 (10) 의 상부 부분을, 입구 개구 (24) 를 포함하는 제 1 섹션 (38) 및 출구 개구 (36) 를 포함하는 제 2 섹션 (40) 으로 분할한다.
유동층 (28) 의 상부에 낙하하는 입자들에 의한 열교환 표면 (34) 의 소모를 방지하기 위해, 열교환 표면 (34) 은 바람직하게는 출구 개구 (36) 의 하부 에지 (42) 의 수직 레벨 아래에 배치된다. 본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 격벽 (26) 은 출구 개구 (36) 의 하부 에지 (42) 와 대략 동일한 수직 레벨에서 하부 단부 (44) 를 갖는다. 바람직하게는, 격벽 (26) 의 하부 단부 (44) 는 출구 개구 (36) 의 하부 에지 (42) 의 레벨로부터 0.2 m 이내, 더 바람직하게는 0.1 m 이내의 수직 레벨에 있다. 입자층의 후방측으로부터 출구 개구 (36) 로의 입자층 (28) 의 표면에서의 입자들의 직접적인 부유를 방지하기 위하여, 유리하게는 격벽 (26) 의 하부 단부 (44) 는 출구 개구 (36) 의 하부 에지 (42) 의 수직 레벨보다 약간 아래의 수직 레벨에 있다.
유리하게는, 격벽 (26) 은 전방 벽 (16) 으로부터 하방으로 수평선으로부터 약 45°, 바람직하게는 30° 내지 60°, 더 바람직하게는 40° 내지 50°의 각도로 열교환기의 중심 섹션까지 연장한다. 유리하게는 격벽 (26) 의 하부 단부 (44) 는 전방 벽 (16) 및 후방 벽 (18) 으로부터 대략 멀리 있다. 바람직하게는, 격벽의 하부 단부 (44) 는 수평 단면에서 후방 벽 (18) 과 전방 벽 (16) 사이의 거리의 30-70%, 더 바람직하게는 40-60% 만큼 전방 벽 (16) 으로부터 이격된다.
열교환기 (10) 의 전방 벽 (16) 은 바람직하게는 노 (12) 와의 공통의 벽이다. 전방 벽 (16) 은 도 1 에서 노 (12) 의 하부 섹션의 형상으로 인해 경사지지만, 다른 실시형태에서는, 예를 들면, 수직일 수 있다. 전방 벽 (16) 은 따라서 하부 헤더 (48) 로부터 상부 헤더 (도 1 에는 미도시) 에 물을 유도하는 주로 수직형 수관들 (46) 로 된 수관 패널로서, 즉 튜브-핀-튜브 구조로서 형성된다. 열교환기 (10) 의 입구 개구 (24) 및 출구 개구 (36) 는 바람직하게는 수관 패널로부터 일부 수관 (46') 을 굽힘으로써 전방 벽 (16) 에 형성된다. 출구 개구 (36) 는, 열교환기 (10) 로부터 입자들을 안내하기 위해 그리고 입자들이 노 (12) 로부터 출구 개구 (36) 를 통해 열교환기에 진입하는 것을 방지하기 위해, 슈트형 구조 (50) 에 의해 마련될 수도 있다.
바람직하게는 열교환기 (10) 의 측방 벽들은 하부 헤더 (52) 로부터 상부 헤더 (도면에는 미도시) 에 물을 유도하는 주로 수직형 수관들로 된 수관 패널로서, 즉 튜브-핀-튜브 구조로서 형성된다. 격벽 (26) 은 바람직하게는 내화물 (56) 의 층에 의해 덮힌 수관들 (54) 로 형성된다. 본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 격벽 (26) 은 열교환기의 적어도 하나의 측방 벽으로부터, 바람직하게는 두 개의 측방 벽으로부터의 수관들을 굽힘으로써 형성된다. 그럼으로써, 격벽의 형성은 전방 벽 (16) 에서의 수관들의 배치를 약화시키거나 복잡화하지 않는다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 열교환기 (10) 아래의 윈드 박스 (30) 는 주로 격벽 (26) 아래에 있지 않는 제 1 섹션 (30) 과 주로 격벽 (26) 아래에 있는 제 2 섹션 (30') 으로 분할된다.
도 2 에는 열교환기의 측방 벽들로부터의 수관들을 굽힘으로써 격벽 (26) 을 형성하는 예시적인 방식이 개략적으로 도시된다. 따라서, 도 2 는 측방 벽들 (60, 60') 의 수직 수관들 (58, 58') 및 하부 헤더들 (52, 52') 을 수직 단면으로 도시한다. 수직 레벨 L1 에서, 수관들 (58, 58') 은 격벽 (26) 의 중심 섹션 (64) 을 향해 제 1 수평 섹션 (62, 62') 을 형성하도록 굽혀진다. 중심 섹션 (64) 에서, 수관들은 중심 섹션 (64) 으로부터 다시 측방 벽들 (60, 60') 까지 제 2 수평 섹션 (66, 66') 을 형성하도록 다시 굽혀진다. 수관들 (54) 로서 도 1 에 도시된 제 1 및 제 2 수평 섹션들 (62, 62', 66, 66') 은 전방 벽 (26) 에서 내화물 층 (56) 에 의해 덮힌다. 유리하게는, 각각의 수관의 제 1 수평 섹션 (62, 62') 은 동일 수관의 제 2 수평 섹션 (66, 66') 바로 아래에 있다. 측방 벽들 (60, 60') 에서, 수관들은 수직 수관들로서 계속하여 다시 굽혀진다.
본 발명은 현재 가장 바람직한 실시형태로 간주되는 것과 관련하여 실시예에 의해 여기에 설명되었지만, 본 발명이 개시된 실시형태에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위에 정의된 바와 같이 본 발명의 범위내에 포함되는 본 발명의 다양한 조합 또는 특징 및 여러 다른 응용을 커버하도록 의도된 것임을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (12)

  1. 유동층 (fluidized bed) 보일러 (12) 의 유동층 열교환기 (10) 로서,
    상기 열교환기는 상기 유동층 보일러에 인접한 전방 벽 (16), 상기 전방 벽의 반대편에 있는 후방 벽 (18) 및 두 개의 측방 벽 (60, 60') 을 포함하고, 벽들은 수관 (water tube) 패널들로서 형성되고, 또한 상기 열교환기는 상기 유동층 보일러로부터 상기 열교환기까지 고온 입자들을 도입하기 위해 상기 열교환기의 상부 부분의 제 1 섹션에 배치된 입구 개구 (24), 상기 입자들로부터 열을 회수하기 위한 열교환 표면 (34) 및 상기 열교환기로부터 상기 유동층 보일러까지 다시 냉각 입자들을 오버플로우로서 복귀시키기 위해 상기 열교환기의 상기 상부 부분의 제 2 섹션에 배치된 출구 개구 (36) 를 포함하고, 상기 열교환기는 상기 열교환기의 상기 상부 부분의 상기 제 1 섹션 (38) 과 상기 제 2 섹션 (40) 사이의 격벽 (26) 을 포함하고,
    상기 격벽은 상기 전방 벽으로부터 상기 열교환기의 중심 섹션까지 연장하고, 상기 격벽은 상기 열교환기의 적어도 하나의 측방 벽 (60, 60') 으로부터의 수관들을 굽힘으로써 형성되는, 유동층 열교환기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 격벽 (26) 은 상기 전방 벽 (16) 으로부터 그리고 상기 후방 벽 (18) 으로부터 대략 등거리에 있는 상기 열교환기의 부분까지 연장하는 것을 특징으로 하는 유동층 열교환기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 격벽 (26) 은 상기 전방 벽과 상기 후방 벽 사이의 거리의 30-70%, 바람직하게는 40-60% 만큼 상기 전방 벽 (16) 및 상기 후방 벽 (18) 으로부터 이격되어 있는 상기 열교환기의 부분까지 상기 전방 벽 (16) 으로부터 연장하는 것을 특징으로 하는 유동층 열교환기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 격벽 (26) 은 상기 열교환기내에 도입된 입자들을 노로부터 더 멀리 안내하도록 하방으로 기울어진 것을 특징으로 하는 유동층 열교환기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 격벽 (26) 은 상기 열교환기의 적어도 하나의 측방 벽 (60, 60') 으로부터의 수관들을, 상기 격벽의 중심 섹션 (64) 을 향하여 연장하는 제 1 수평 섹션 (62, 62') 으로서 그리고 상기 격벽의 상기 중심 섹션으로부터 다시 상기 측방 벽으로 연장하는 제 2 수평 섹션 (66, 66') 으로서 굽힘으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 유동층 열교환기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 격벽 (26) 은 상기 열교환기의 상기 두 개의 측방 벽들 (60, 60') 의 각각으로부터의 수관들을, 상기 격벽의 중심 섹션 (64) 을 향하여 연장하는 제 1 수평 섹션 (62, 62') 으로서 그리고 상기 격벽의 상기 중심 섹션으로부터 다시 상기 측방 벽으로 연장하는 제 2 수평 섹션 (66, 66') 으로서 굽힘으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 유동층 열교환기.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 수평 섹션 (62, 62') 은 상기 제 2 수평 섹션 (66, 66') 바로 아래에 있는 것을 특징으로 하는 유동층 열교환기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 격벽은 상기 출구 개구 (36) 의 하부 에지 (42) 와 대략 동일한 수직 레벨에 하부 단부 (44) 를 갖는 것을 특징으로 하는 유동층 열교환기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 격벽은 상기 출구 개구 (36) 의 상기 하부 에지 (42) 의 레벨로부터 0.2 m 이내, 바람직하게는 0.1 m 이내의 수직 레벨에 하부 단부 (44) 를 갖는 것을 특징으로 하는 유동층 열교환기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 격벽은 상기 출구 개구 (36) 의 하부 에지 (42) 의 수직 레벨 아래에 하부 단부 (44) 를 갖는 것을 특징으로 하는 유동층 열교환기.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 열교환 표면 (34) 은 상기 출구 개구 (36) 의 하부 에지 (42) 의 수직 레벨 아래에 배치되는 것을 특징으로 하는 유동층 열교환기.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 열교환기 (10) 아래에 윈드박스가 배치되고, 상기 윈드박스는 주로 상기 격벽 (26) 아래에 있지 않는 제 1 섹션 (30) 및 주로 상기 격벽 (26) 아래에 있는 제 2 섹션 (30') 으로 분할되는 것을 특징으로 하는 유동층 열교환기.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105570860A (zh) * 2015-12-18 2016-05-11 南通万达锅炉有限公司 带床温调节系统的专用生物质颗粒流化床锅炉

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2949099A (en) * 1958-04-21 1960-08-16 Riley Stoker Corp Fly ash separation
NL7801388A (nl) * 1977-03-03 1978-09-05 Erk Eckrohrkessel Oven met gefluidiseerde laag en voorzien van een inrichting voor het uit deze gefluidiseerde laag afvoeren van de warmte.
JPS56138602A (en) * 1980-03-31 1981-10-29 Babcock Hitachi Kk Cylindrical tubular boiler of fluidized bed furnace with external dust collector
JPS58164902A (ja) * 1982-03-23 1983-09-29 川崎重工業株式会社 流動床式再熱ボイラ
US4896717A (en) * 1987-09-24 1990-01-30 Campbell Jr Walter R Fluidized bed reactor having an integrated recycle heat exchanger
JP3030511B2 (ja) * 1990-10-05 2000-04-10 バブコツク日立株式会社 ボイラ装置及びその運転方法
FI91220C (fi) * 1992-05-21 1994-06-10 Ahlstroem Oy Menetelmä ja laite kaasulukon toteuttamiseksi palautusputkessa ja/tai kiertomateriaalin virtauksen säätämiseksi kiertoleijureaktorissa
US5299532A (en) * 1992-11-13 1994-04-05 Foster Wheeler Energy Corporation Fluidized bed combustion system and method having multiple furnace and recycle sections
US5533471A (en) * 1994-08-17 1996-07-09 A. Ahlstrom Corporation fluidized bed reactor and method of operation thereof
US5526775A (en) 1994-10-12 1996-06-18 Foster Wheeler Energia Oy Circulating fluidized bed reactor and method of operating the same
FI962653A (fi) 1996-06-27 1997-12-28 Foster Wheeler Energia Oy Menetelmä ja laite kiinteistä hiukkasista tapahtuvan lämmön siirtymisen valvomiseksi leijupetireaktorissa
RU6870U1 (ru) * 1997-08-26 1998-06-16 ОАО "Уралэнергоцветмет" Водотрубный котел
FI107758B (fi) * 1999-11-10 2001-09-28 Foster Wheeler Energia Oy Kiertoleijureaktori
US6237541B1 (en) * 2000-04-19 2001-05-29 Kvaerner Pulping Oy Process chamber in connection with a circulating fluidized bed reactor
JP2002243109A (ja) * 2001-02-21 2002-08-28 Chugoku Electric Power Co Inc:The 流動層ボイラ装置とその運転方法
US20040100902A1 (en) * 2002-11-27 2004-05-27 Pannalal Vimalchand Gas treatment apparatus and method
FI114115B (fi) 2003-04-15 2004-08-13 Foster Wheeler Energia Oy Menetelmä ja laite lämmön talteenottamiseksi leijupetireaktorissa
FI116417B (fi) * 2004-07-01 2005-11-15 Kvaerner Power Oy Kiertoleijukattila
CN102563633B (zh) * 2010-12-31 2015-07-01 贵州中烟工业有限责任公司 循环流化床锅炉返料器

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