KR100916968B1

KR100916968B1 - 연소장치

Info

Publication number: KR100916968B1
Application number: KR1020070133129A
Authority: KR
Inventors: 도날드 에이치 최
Original assignee: 도날드 에이치 최
Priority date: 2007-12-18
Filing date: 2007-12-18
Publication date: 2009-09-14
Anticipated expiration: 2027-12-18
Also published as: KR20090065698A

Abstract

본 발명의 연소장치는 석탄 파우더와 CaCO₃의 가루를 연료로 공급하는 연료공급관과, 고온의 수증기를 공급하는 증기공급관과, 상기 석탄 파우더와 고온의 수증기와 CaCO₃ 가루를 고온으로 동시에 연소함에 따른 배기가스를 배출하도록 굴뚝과 연결되는 배기관이 연결되는 연소챔버와, 상기 배기관내의 배기가스의 공해물질을 응축하여 제거하도록 상기 배기관내에 설치되는 응축물 제거수단과, 상기 응축물이 제거된 정화가스를 저장하도록 설치된 정화가스 저장수단을 포함한다.

본 발명에 의하면, 연소챔버의 배기관을 둘러싸는 물공급코일을 통해 공급되는 물이 기화되어 챔버에 고온의 수증기로 공급되어, 석탄 파우더 및 CaCO₃가루와 함께 동시 연소함으로서 석탄 파우더의 양을 절감할 뿐만 아니라, H₂O와 CaCO₃의 원소들이 분리되어 OH를 형성하고 C와 결합하여 정화가스를 생성하는 동시에 Ca에 의해 산을 중화시키고, 기화되는 물에 의해 공해물질을 응축해서 제거함에 따라 공해물질의 대기 방출을 막아서, 환경오염을 방지하고, 정화가스를 저장하여 새로운 에너지 자원으로 창출할 수 있는 효과를 가지는 동시에, 기존과 마찬가지로 연료의 연소에 의해 발전용 증기의 가열로 발전터어빈을 가동하는 효과를 가진다.

석탄 파우더, 고온의 수증기, 중화제, 공해물질 응축, 정화가스 저장

Description

연소장치{COMBUSTION APPARATUS}

본 발명은 연소장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발전소의 연소챔버에 석탄 파우더와, 고온의 수증기와, CaCO3 가루를 연료로 공급하고, 고온에서 동시에 연소하여 OH를 형성하여 C와 결합시켜 정화가스를 생산 저장할 수 있고, 석탄 파우더의 연료량을 절감하고, 공급되는 물로서 배기가스를 응축해서 제거함으로서 공해 물질의 대기중 방출을 차단하는 동시에 환경오염을 방지할 수 있는 연소장치에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 발전소등에서의 연소챔버에서는 석탄 파우더를 연소함으로서, 물을 가열하여 기화시킨 증기로서 터어빈을 가동하여 동력을 발생한다. 이때 터어빈을 가동하기 위한 증기의 온도는 대략 화씨 1500도 이상이다.

통상적으로 터어빈을 가동한 후의 증기는 냉각탑에서 냉각함으로서 액화하여 재차 재열하기 위해 연소챔버로 순환하도록 구성된다.

하지만, 연소챔버에서 석탄 파우더를 연소함에 따른 고열의 배기가스는 굴뚝을 통해 대기로 배출되는 데, 이 배기가스에 질소 및 황 등의 공해물질이 함유되어 환경을 오염시키는 문제가 있고, 고온의 증기를 생성하고자 대량의 석탄 파우더를 필요로 하므로, 연료절감의 필요성이 대두되고 있으나, 이에 부합되는 장치는 아직까지 개발된 것이 없는 실정이다.

더구나, 배기가스로 인하여 연소장치의 배기관이나 굴뚝에는 매연(soot)이 축적되어 막히게 되는 바, 이를 정기적으로 제거해야 하는 불편함이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하고자 안출된 발명으로서, 그 목적은 석탄 파우더와, 고온의 수증기와, CaCO3 가루를 연료로 공급하고, 고온에서 동시에 연소하여 OH를 형성하여 C와 결합시켜 정화가스를 생산 저장할 수 있고, 석탄 파우더의 연료량을 절감하고, 공급되는 물로서 배기가스를 응축해서 제거함으로서 공해 물질의 대기중 방출을 차단하는 동시에 환경오염을 방지할 수 있는 연소장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 연소장치는 석탄 파우더와 CaCO₃의 가루를 연료로 공급하는 연료공급관과, 고온의 수증기를 공급하는 증기공급관과, 상기 석탄 파우더와 고온의 수증기와 CaCO₃ 가루를 고온으로 동시에 연소함에 따른 배기가스를 배출하도록 굴뚝과 연결되는 배기관이 연결되는 연소챔버와, 상기 배기관내의 배기가스의 공해물질을 응축하여 제거하도록 상기 배기관내에 설치되는 응축물 제거 수단과, 상기 응축물이 제거된 정화가스를 저장하도록 설치된 정화가스 저장수단을 포함한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 연소장치는 석탄 파우더 연료를 연소하는 연소챔버의 배기관을 둘러싸는 열교환 코일을 통해 공급되는 물이 기화되어 연소챔버에 고온의 수증기로 공급되어, 석탄 파우더 및 CaCO₃가루와 함께 동시 연소함으로서 석탄 파우더의 양을 절감할 뿐만 아니라, H₂O와 CaCO₃의 원소들이 분리되어 OH를 형성하고 C와 결합하여 정화가스를 생성하는 동시에 Ca에 의해 산을 중화시키고, 기화되는 물에 의해 공해물질을 응축해서 제거함에 따라 공해물의 대기 방출을 막아서, 환경오염을 방지하고, 정화가스를 저장하여 새로운 에너지 자원으로 창출할 수 있는 효과를 가지는 동시에, 기존과 마찬가지로 연료의 연소에 의해 발전용 증기의 가열로 발전터어빈을 가동하는 효과를 가진다.

이하의 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 도면과 도면에 대한 상세한 설명으로부터 발명의 요지를 이해할 수 있을 것이다.

도 1에는 본 발명의 연소장치의 구성을 개략적으로 나타내고 있고, 도 2는 도 1의 A-A선을 따라 취한 단면을 나타내고 있다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 연소장치는 석탄 파우더(2)를 연소하는 연소챔버(10)와, 이 연소챔버(10)의 배기관(8)내의 내부튜브(22)을 감싸도록 설치되어 물(W)을 공급하는 물공급코일(24)과, 상기 물공급코일(24)과 연결되어 고온의 배기가스에 의해 공급되는 물을 고온의 수증기로 기화하여 연소챔버(10)에 공급하는 증기공급관(20)과, 내부튜브(22)를 통해 배출되는 배기가스를 내부튜브(22)를 감싸도록 설치된 물공급코일(24)의 물에 의해 응축하여, 그 응축물을 제거하도록 내부튜브(22)내에 설치되는 응축물 제거수단(30)과, 배기가스 중 응축물이 제거된 정화가스를 분리하여 저장하는 정화가스 저장수단(40)으로 구성된다.

물공급코일(24)을 통해 공급되는 물은 내부튜브(22)의 고온의 배기가스의 열에 의해 고온의 수증기로 기화되어 증기공급관(20)을 통해 연소챔버(10)에 공급되며, 석탄 파우더(2)와 고온의 수증기는 CaCO₃의 가루와 함께 동시에 연소한다. 이때 석탄 파우더(2)는 20-30 중량%이고, 기화된 고온의 수증기는 55-65 중량%이고, CaCO₃는 10-20 중량%의 혼합 비율이 바람직하다.

연소 챔버(10)에 공급된 물은 고온의 배기가스에 의해 고온의 수증기로 기화되며, 기화된 고온의 수증기의 화력 만큼 석탄 파우더의 소요량이 감소된다. 중화제를 가지는 CaCO₃의 가루와 고온의 수증기는 H₂O와 CaCO₃의 원소들이 분리되어 OH를 형성하고 C와 결합하여 정화가스를 생성하여 후술하는 바와 같이 신규의 에너지원으로 저장된다. 이와 동시에 Ca에 의해 산은 중화되고, 기화되는 물에 의해 공해물질을 응축 제거함에 따라 공해물질의 대기 방출을 막아서, 환경오염을 방지하게 된다.

연소챔버(10)는 석탄 파우더(2)와 CaCO₃ 가루를 연료로 공급하는 연료공급관(4)과 공급된 석탄 파우더(2)와 CaCO₃ 가루의 연소에 따른 배기가스를 배출하도록 굴뚝(6)과 연결되는 배기관(8)이 연결된다.

또한, 연소챔버(10)에는 냉각탑(도시하지 않음)과 연결된 고온증기 유출관(12)과, 냉각탑에서 냉각된 물이 유입되는 냉각수 유입관(14)이 연결되므로, 물을 가열하여 기화시킨 증기로서 터어빈(도시하지 않음)을 구동하여 동력을 발생하 는 것으로, 통상적인 것이다.

한편, 연소챔버(10)의 배기가스를 응축하기위해 배기관(8)은 그 내부의 내부튜브(22)를 물공급코일(24)이 감싸서 열교환이 이루어져서 물공급코일(24)의 물이 기화되어 증기공급관(20)으로 공급되도록 하는 것이 바람직하다. 이에 따라 연소챔버(10)내에 공급된 석탄 파우더(2)와 증기공급관(20)으로 공급되는 고온의 수증기와 첨가된 CaCO₃의 가루가 함께 연소되는 배기가스는 배기관(8)내의 내부튜브(22)를 감싸서 공급되는 물공급코일(24)의 물에 의해 응축되면서 산이 중화되며, 질소 및 황을 분리하여 응축물을 생성하게 된다.

한편, 본 발명의 연소장치는 이와 같이 생성된 응축물을 제거하도록 배기관(8)내에 응축물 제거수단(30)이 설치된다. 응축물 제거수단(30)은 연소챔버(10)의 배기관(8)내에 설치되어 배기가스를 배출하는 내부튜브(22)와, 이 내부튜브(22)내에 설치되는 나선형 레일부재(25)와, 상기 나선형 레일부재(25)를 회전하도록 벨트(B1)를 가동하는 가동모터(26)를 포함하여, 배기가스내의 응축물이 내부튜브(22)내에 가라앉으면, 가동모터(26)를 작동하여 나선형 레일부재(25)를 회전시켜서 굴뚝(6)하부의 제 3 개폐밸브(56)를 통해 응축물을 제거하게 된다.

본 발명의 연소장치는 또한, 배기가스중의 정화가스를 저장하여 신규의 에너지원으로 저장하고자 정화가스 저장수단(40)이 굴뚝(6)에서 분기되어 설치된다. 정화가스 저장수단(40)은 굴뚝(6)에 연결된 정화가스 배출관(42)과, 상기 정화가스 배출관(42)내에 설치된 필터(44)와, 정화가스 배출관(42)내의 필터(44)를 통과한 정화가스를 압축하는 팬(46)과, 상기 팬(46)을 구동하도록 벨트(B2)를 작동하는 가동모터(48)와, 상기 압축된 정화가스가 저장되는 저장탱크(50)를 포함한다. 이때 과잉 압력에 의해 저장된 정화가스가 역류되는 것을 방지하도록 폐쇄되는 역류방지밸브(47)가 설치되는 것이 바람직하다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 연소장치는 다음과 같이 작동한다.

석탄 파우더(2)와 CaCO₃의 가루가 연료로 연료공급관(4)을 통해 연소 챔버(10)에 공급되고, 물공급코일(24)내의 물이 고열의 배기가스에 의해 기화된 고온의 수증기가 증기공급관(20)을 통해 연소챔버(10)에 공급되면, 연소챔버(10)내에서는 공급된 석탄 파우더(2)와 고온의 수증기와 CaCO₃의 가루를 함께 동시에 연소함으로서 물을 가열하여 기화시킨 증기로서 고온증기유출관(12)을 통해 유출되어 터어빈(도시하지 않음)을 가동하여 동력을 발생한다. 그 다음 가열된 증기는 냉각탑(도시하지 않음)을 거쳐 냉각되고, 냉각수는 냉각수유입관(14)을 경유하여 재열되기 위해 연소 챔버(10)로 귀환한다.

한편, 연소챔버(10)의 배기관(8)내의 내부튜브(22)를 통해 배출되는 배기가스는 물공급코일(24)에 의해 열교환되어 응축되며, 연소로 분리된 Ca와 같은 중화제로 작용해 석탄 연소에 따라 발생되는 산성분으로 부터 황과 질소를 분리하게 된다. 이때 배기가스내의 매연등은 응축되어 배기관(8)내의 내부튜브(22)측에 포집되며 포집된 매연응축물은 가동모터(26)에 의한 벨트(B1)의 작동에 의해 나선형 레일부재(25)가 회전 가동됨에 따라 내부튜브(22)내에서 제거한 후, 굴뚝(6) 하부의 제 3 개폐밸브(56)를 개방하여 외부로 배출 제거한다.

또한, 내부튜브(22)를 통해 굴뚝(6)으로 배기가스가 배출되면, 굴뚝(6)의 제 1 개폐밸브(52)를 폐쇄하고, 굴뚝(6)에 분기되어 연결된 정화가스 배출관(42)에 설치된 제 2 개폐밸브(54)를 개방하여, 정화가스가 정화가스 배출관(42)내에 유입되어 필터(44)를 통과하면, 가동모터(48)에 의한 벨트(B2)의 가동에 의해 팬(46)을 작동하여 필터(44)를 통과한 정화가스를 점차 압축하여 소정 압력이상시 역류방지밸브(47)가 개방되어 저장탱크(50)에 압축 저장한다.

이와 같이 본 발명은 연료로서의 석탄 파우더에 고온의 수증기와 중화제가 들어있는 CaCO₃의 가루를 일정비율 첨가하여 연소함으로서 발전시의 연료비가 절감되고, 생성되는 정화가스에 의해 신규의 에너지원이 창출되는 동시에, 공해물질이 배출되기 전에 응축됨에 따라 이 응축물을 용이하게 제거하고, 정화가스를 별도로 압축하여 저장함으로서 환경오염을 방지하게 된다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 연소장치의 하나의 바람직한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않는 것이므로, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 연소장치의 구성을 나타내는 개략도이고,

도 2는 도 1의 A-A선을 따라 취한 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

2 : 석탄 파우더 4 : 연료공급관

6 : 굴뚝 8 : 배기관

10 : 연소챔버 12 : 고온증기유출관

14 : 냉각수유입관 20 : 증기공급관

22 : 내부튜브 24 : 물공급코일

25 : 나선형 레일부재 26 : 가동모터

30 : 응축물 제거수단 40 : 정화가스 저장수단

42 : 정화가스 배출관 44 : 필터

46 : 팬 48 : 가동모터

50 : 저장탱크

Claims

연소장치에 있어서,

석탄 파우더와 CaCO₃의 가루를 연료로 공급하는 연료공급관과, 고온의 수증기를 공급하는 증기공급관과, 상기 석탄 파우더와 고온의 수증기와 CaCO₃ 가루를 고온으로 동시에 연소함에 따른 배기가스를 배출하도록 굴뚝과 연결되는 배기관이 연결되는 연소챔버와,

상기 배기관내의 배기가스의 공해물질을 응축하여 제거하도록 상기 배기관내에 설치되는 응축물 제거 수단과,

상기 응축물이 제거된 정화가스를 저장하도록 설치된 정화가스 저장수단을 포함하는 연소장치.
제 1 항에 있어서,

상기 응축물 제거수단은

상기 배기관내에 설치되어 배기가스를 배출하는 내부튜브와,

상기 내부튜브를 감싸서 공급되는 물을 열교환하여 고온의 수증기로 기화하는 물공급코일과,

상기 내부튜브내에 설치되는 나선형 레일부재와,

상기 나선형 레일부재를 회전 가동하는 가동모터를 포함하는 연소장치.
제 1 항에 있어서,

상기 정화가스 저장수단은

상기 굴뚝에 연결된 정화가스 배출관과,

상기 정화가스 배출관내에 설치된 필터와,

상기 필터를 통과한 정화가스를 압축하는 팬과,

상기 팬을 가동하는 가동모터와,

상기 압축된 정화가스를 저장하는 저장탱크를 포함하는 연소장치.
제 1 항에 있어서,

상기 연소챔버에는 냉각탑과 연결된 고온증기 유출관과, 상기 냉각탑에서 냉각된 냉각수가 유입되는 냉각수유입관이 연결되는 것을 특징으로 하는 연소장치.
제 1 항에 있어서, 상기 굴뚝에는

정화가스의 배출시에는 개방되고, 응축물의 제거시에는 폐쇄되는 제 1 개폐밸브와,

상기 응축물의 제거시에만 개방되는 제 3 개폐밸브가 제공되는 것을 특징으로 하는 연소장치.
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