KR101897873B1

KR101897873B1 - 유동층 보일러의 노 내로 일차 유동 가스를 도입시키는 방법

Info

Publication number: KR101897873B1
Application number: KR1020160129753A
Authority: KR
Inventors: 뻬르띠 낀누넨; 아리 께뚜넨
Original assignee: 스미토모 에스에이치아이 에프더블유 에너지아 오와이
Priority date: 2015-10-08
Filing date: 2016-10-07
Publication date: 2018-09-12
Anticipated expiration: 2036-10-07
Also published as: PL419038A1; PL234502B1; KR20170042249A; FI20155706A7; FI128149B

Abstract

본 발명은 노의 보텀에 배열된 보텀 그리드 시스템 (22) 을 통해 유동층 보일러 (10) 의 노 (12) 내로 일차 유동 가스를 도입시키는 방법에 관한 것으로, 보텀 그리드 시스템은 하부 보텀 그리드 부분 (32) 및 상기 하부 보텀 그리드 부분보다 높은 높이에 위치된 상부 보텀 그리드 부분 (34) 을 포함하고, a) 일차 유동 가스가, 제 1 연소 조건에서, 특히 낮은 부하 조건에서, 오로지 하부 보텀 그리드 부분 (32) 만을 통해 노 내로 도입되도록, 그리고 b) 일차 유동 가스가, 제 2 연소 조건에서, 특히 더 높은 부하 조건에서, 하부 보텀 그리드 부분 (32) 및 상부 보텀 그리드 부분 (34) 모두를 통해 노 내로 도입되도록, 노 내로의 일차 유동 가스의 도입이 제어된다.

Description

유동층 보일러의 노 내로 일차 유동 가스를 도입시키는 방법{METHOD OF INTRODUCING PRIMARY FLUIDIZING GAS INTO A FURNACE OF A FLUIDIZED BED BOILER}

본 발명은 청구항 1 의 전제부에 따른 유동층 보일러의 노 내로 일차 유동 가스를 도입시키는 방법에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 유동층 보일러의 노 내로 일차 유동 가스를 도입시키는 방법에 관한 것으로, 노는 주로 수직인 측벽들, 루프, 및 보텀 (bottom) 에 의해 한정되고, 일차 유동 가스는 노의 보텀에 배열된 보텀 그리드 시스템을 통해 노 내로 도입되고, 보텀 그리드 시스템은 하부 보텀 그리드 부분과, 상기 하부 보텀 그리드 부분보다 더 높은 높이 (elevation) 에 위치된 상부 보텀 그리드 부분을 포함한다.

다목적 유동층 보일러, 예컨대 순환 유동층 보일러에 대한 요건은 광범위한 부하로 보일러를 작동시키는 능력이다. 특히, 낮은 부하에서, 연료 공급 속도가 낮을 때에, 층 온도 (bed temperature) 는 매우 낮아지는 경향이 있고, 이는 CO 및 SO₂ 배출을 증가시킬 수도 있다. 다른 한편으로, 층의 충분한 그리고 균일한 유동을 유지시키기 위하여, 유동 가스의 유속은 일반적으로 매우 낮아지지 않을 수도 있다. 종래에는, 충분한 유동은 가장 낮은 부하 조건에서 연료를 연소시키는데 필요한 공기를 더 많이 공급하여 보조 전력과 높은 NOx 배출의 필요성을 증가시킴으로써 또는 비교적 높은 속도의 연도 가스 재순환을 이용하여 제조 및 작동 비용을 증가시킴으로써 달성된다.

다양한 작동 조건들에서 유동층 보일러의 노 내로 유동 가스를 도입시키기 위해 상이한 구성들 및 방법들이 제안되어 왔다. 특허 문헌 AT 385 109 는, 본질적으로 균일한 평균 온도 분포가 유동층에서 유지되도록 특정 층 구역들에서의 유속을 감소시킴으로써 그리고 전체 층 구역 내에서 감소된 유동을 갖는 구역들의 위치들을 단계적으로 변화시킴으로써 유동층 노의 부분 부하 거동을 개선하는 방법 및 디바이스를 개시하고 있다.

특허 문헌 WO 00/43713 A1 는 유동층 보일러의 파이프 그레이트 (pipe grate) 와 예를 들어 부분 부하에서 파이프 그레이트를 제어하는 방법을 개시한다. 이 방법에서 유동 공기가 유동층 보일러의 연소 챔버까지 흐르는 영역이 특정-파이프 제어 수단으로 조절된다. 전술한 배열체들의 제어 시스템들은 비교적 복잡하고, 또한 이러한 제어 시스템들은 특히 유동화 구역과 비유동화 구역 사이의 불완전하게 유동화된 경계 지역들에서 불충분한 층 온도로 인해 배출을 증가시킬 수도 있다.

US 특허 제 3,387,590 호는, 유동층이 일련의 포트들을 갖는 격벽들에 의해 구획들을 분리하도록 나뉘는 유동층의 열 출력을 제어하는 방법 및 장치를 개시하고, 열 출력은 별개의 구획들을 순차적으로 활성화함으로써 제어된다. 이러한 장치에서, 경계 지역들은 제거되지만, 구성은 비교적 복잡해지고, 특히 상이한 연료들을 연소시킬 때에, 격벽들에서 포트들의 파울링 (fouling) 으로 인해 낮은 배출 및 균일한 연소 조건을 유지시키기 어려울 수도 있다.

CN 102913900 A 는, 중앙 그리드의 레벨보다 0 ~ 800 ㎜ 위에 그리고 중심을 향해 5 ~ 30 °만큼 기울어질 수도 있는 두 개의 사이드 그리드들 아래의 두 개의 사이드 윈드 박스들 (wind boxs) 과 중앙 그리드 아래의 중앙 윈드 박스를 갖는 유동층 보일러를 개시한다. 내부로 순환하는 농후 유동층과 상기 유동층의 느리게 유동화된 사이드 부분들에서 열 교환 튜브들을 배열할 가능성을 제공하기 위하여 중심 부분에서의 유동화 속도는 4 ~ 5 m/s 이고 사이드 부분들에서의 유동화 속도는 1.5 ~ 2 m/s 이다.

본 발명의 목적은, 적어도 전술한 단점들의 일부를 최소화시키기 위하여, 상이한 연소 조건에서, 유동층 보일러의 노 내로 일차 유동 가스의 도입을 제어하는 방법을 제공하는 것이다.

일 양태에 따라, 본 발명은 유동층 보일러의 노 내로 일차 유동 가스를 도입시키는 방법을 제공하고, 노는 주로 수직인 측벽들, 루프, 및 보텀에 의해 한정되고, 일차 유동 가스는 노의 보텀에 배열된 보텀 그리드 시스템을 통해 노 내로 도입되고, 보텀 그리드 시스템은 하부 보텀 그리드 부분과, 상기 하부 보텀 그리드 부분보다 더 높은 높이에 위치되는 상부 보텀 그리드 부분을 포함하고, a) 일차 유동 가스가 제 1 연소 조건에서 오로지 하부 보텀 그리드 부분을 통해서만 노 내로 도입되도록, 그리고 b) 일차 유동 가스가 제 2 연소 조건에서 하부 보텀 그리드 부분과 상부 보텀 그리드 부분 모두를 통해 도입되도록, 상기 방법은 노 내로 일차 유동 가스를 도입시키는 것을 제어하는 것을 포함한다.

본 발명의 제 1 바람직한 실시형태에 따라, 제 1 연소 조건은 제 2 연소 조건보다 더 낮은 부하 조건이다. 이는, 일차 유동 가스, 전형적으로 공기가 낮은 부하 조건에서, 즉 제 1 연소 조건에서 오로지 하부 보텀 그리드 부분을 통해서만 노 내로 도입된다는 것을 의미한다. 따라서, 일차 유동 가스는 더 높은 부하 조건에서, 즉 제 2 연소 조건에서 하부 보텀 그리드 부분과 상부 보텀 그리드 부분 모두를 통해 노 내로 도입된다.

본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따라, 제 1 연소 조건 및 제 2 연소 조건은 유동층 보일러의 개시 (start-up) 조건과, 정상의 연속 작동 조건 각각에 관한 것이다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따라, 보텀 그리드 시스템은 노의 측벽에 인접하게 배열된 단일 상부 보텀 그리드 부분만을 포함한다. 본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따라, 상부 보텀 그리드 부분은 노의 두 개의 대향하는 측벽들에 인접하게 배열된 두 개의 별개의 섹션들을 포함한다.

그럼으로써, 하부 보텀 그리드 부분은 유리하게는 상부 보텀 그리드 부분의 두 개의 섹션들 사이에서 수평 방향으로 배열된다. 또한, 하부 보텀 그리드 부분은, 측벽들의 일부 또는 전부에 그리고/또는 심지어 노의 중앙 부분에 인접하게 배열될 수 있는 두 개 이상의 섹션들을 포함할 수 있다.

상부 보텀 그리드 부분은 하부 보텀 그리드 부분의 레벨보다 약 0.3 m ~ 약 2 m, 가장 바람직하게는 약 1 m 위에 있는 것이 바람직하다. 상부 보텀 그리드 부분은 일반적으로 이차 공기를 노로 도입시키기 위한 포트들보다 분명하게 낮은 레벨에 있다. 상부 보텀 그리드 부분 및 하부 보텀 그리드 부분은 유동 가스 공급 노즐들, 유리하게는 버블 캡들 또는 방향성 노즐들과 같은 종래의 노즐들을 포함한다. 본 발명의 바람직한 실시형태에 따라, 상부 보텀 그리드 부분은 하부 보텀 그리드 부분을 향해 유동 가스 및 층 입자들을 전달하기 위하여 배향되는 방향성 노즐들을 포함한다.

본 발명의 전술한 바람직한 실시형태들에 의해 제공된 이점은, 노의 보텀의 유동 영역이 더 높은 부하 조건들보다 분명하게 더 작은 낮은 부하 조건에 있다는 것이다. 하부 보텀 그리드 부분의 영역은 하부 보텀 그리드 부분 및 상부 보텀 그리드 부분의 전체 영역의 바람직하게는 20 ~ 80 % 이고, 훨씬 더 바람직하게는 25 ~ 50 % 이다. 낮은 부하에서 더 작은 유동 영역으로 인해, 그리드 노즐들에서 요구되는 최소 압력 드롭 (drop) 은 증가된 과잉 공기 또는 높은 연도 가스 재순환 없이 달성될 수 있다. 상부 보텀 그리드 부분은 하부 보텀 그리드 부분보다 더 높은 높이에 있기 때문에, 보텀 그리드 부분들 간의 격벽 또는 격벽들이 불필요하다. 또한, 여기에는 임의의 작동 조건에서 유동화 보텀 그리드 부분과 비유동화 보텀 그리드 부분 사이의 불완전하게 유동화된 경계를 유발하는 임의의 증가된 배출이 없다.

상부 보텀 그리드 부분의 섹션들은 수평할 수 있고, 또한 이러한 섹션들은 하부 보텀 그리드 부분을 향해 경사질 수 있다. 상부 보텀 그리드 부분의 섹션들의 경사각은 바람직하게는 최대 45 도이다. 상부 보텀 그리드 부분과 하부 보텀 그리드 부분의 인접한 엣지들은 내부 사이드 벽 부분들에 의해 함께 연결되고, 상기 내부 사이드 벽 부분들은 노의 하향 테이퍼링되는 보텀 부분을 형성하기 위해 실질적으로 수직하거나 약간 경사질 수 있다.

본 발명의 전술한 실시형태들의 일부가 특허 출원 CN 102913900 A 에 기재된 것과 유사한 특징들을 가지는 보텀 그리드 구조에 관한 것임을 인지할 수 있다. 하지만, 특허 공보 CN 102913900 A 은 본 발명의 것과 전체적으로 상이한 목적에 관한 그리드 시스템을 개시하고, 따라서 그리드 시스템을 사용하기 위한 상기 공보에 개시된 방법은 본 발명과는 전체적으로 상이하다. 그러므로, 본 발명에 따른 유동층 보일러의 노 내로 일차 유동 가스를 도입하는 방법이 특허 공보의 관점에서는 신규한 것이다.

본 발명의 방법의 이점은, 종래의 CFB 보일러의 것으로부터 보일러의 이용가능한 부하 범위를 넓힐 수 있다는 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 보일러의 최소 부하, 즉 연료가 유해물을 배출하지 않으면서 보일러 내에서 연소될 수 있는 최소 속도를 낮춘다. 또한, 본 발명의 방법은 낮은 부하에서 너무 낮은 층 온도를 회피할 수 있다. CFB 보일러의 최소 부하는 통상적으로 전체 부하의 약 30 ~ 40 % 이다. 본 발명에 의해, 최소 부하를 전체 부하의 25 % 미만, 바람직하게는 20 % 미만, 더 바람직하게는 15 % 미만으로 낮출 수 있다.

이하에서는, 오로지 하부 보텀 그리드 부분을 통해서만 노 내로 일차 유동 가스를 도입시키는 것을 포함하는 작동 모드, 즉 제 1 연소 조건에서 사용되는 작동 모드가 제 1 의 일차 유동 가스 도입 모드라 불린다. 따라서, 하부 보텀 그리드 부분과 상부 보텀 그리드 부분 모두를 통해 노 내로 일차 유동 가스를 도입시키는 것을 포함하는 작동 모드, 즉 제 2 연소 조건에서 사용되는 작동 모드가 제 2 의 일차 유동 가스 도입 모드라 불린다.

제 1 연소 조건과 제 2 연소 조건 사이의 경계선은, 즉, 예를 들어, 유동 가스를 도입시키는 방식이 본 발명에 따라 제 1 의 일차 유동 가스 도입 모드에서 제 2 의 일차 유동 가스 도입 모드로 전환되는 제한적인 부하가 연소된 연료와 노의 디자인에 따라 다양할 수도 있다. 제 1 의 일차 유동 가스 도입 모드는 최소 부하로부터 전체 부하 조건의 바람직하게는 최대 50 %, 더 바람직하게는 최대 40 %, 그리고 가장 바람직하게는 최대 30 % 까지 사용된다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따라, 일차 유동 가스는 제 2 의 일차 유동 가스 도입 모드에서 상부 윈드 박스를 통한 상부 보텀 그리드 부분을 통해 노 내로 도입된다. 따라서, 일차 유동 가스는 모든 일차 유동 가스 도입 모드에서 하부 윈드 박스를 통한 하부 보텀 그리드 부분을 통해 노 내로 도입되고, 하부 윈드 박스는 상부 윈드 박스보다 더 낮은 레벨에서 주로 또는 전적으로 위치된다.

본 발명에 따라, 일차 공기는 제 1 의 일차 유동 가스 도입 모드에서 오로지 하부 보텀 그리드 부분을 통해서만 노로 도입된다. 그런 다음, 바람직하게는, 하부 보텀 그리드 부분을 통한 일차 가스 유속은, 노의 하부 부분에서 공칭 유속이 적어도 1.5 m/s 이도록 되어 있다. 실제로 연료의 연소를 유발하거나 층을 유동시키지 않으면서, 상부 보텀 그리드 부분을 통한 일차 유동 가스 유속은 영 (0) 이거나, 단지 매우 적은 가스 유속이 상부 윈드 박스에의 층 재료의 유해물 강하를 방지하도록 사용된다.

본 발명의 방법은, 유리하게는, 3 m/s ~ 10 m/s 의 공칭 유속이 노 내에서 유지되도록 제 2 의 일차 유동 가스 도입 모드에서 하부 보텀 그리드 부분과 상부 보텀 그리드 부분을 통해 일차 유동 가스를 도입시키는 것을 포함한다. 바람직하게는, 제 2 연소 조건에서 공칭 유속은 노 내에서 실질적으로 균일하다. 통상적으로 상부 보텀 그리드 부분 바로 위의 평균 공칭 유속은 제 2 연소 조건에서 하부 보텀 그리드 부분 바로 위의 평균 공칭 유속의 70 % ~ 130 % 이다.

본 발명은 상당히 개선된 성능을 갖는 유동층 보일러의 노 내로 일차 유동 가스를 도입시키는 방법을 제공한다. 본 발명의 실시형태는 낮은 부하 조건에서 더 높은 층 온도와 감소된 과잉 공기를 제공함으로써 보일러의 이용가능한 부하 범위의 증가를 가능하게 한다. 감소된 배출에 더하여, 방법은 감소된 보조 전력 소비에 의한 낮은 부하 작동을 가능하게 한다. 본 발명의 다른 실시형태는 보일러의 더 빠른 개시를 가능하게 하고, 그럼으로써 더 낮은 개시 버너 전력이 요구된다.

이하에서는, 본 발명은 첨부되는 예시적이고 개략적인 도면들을 참조하여 설명될 것이다.

도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 유동층 보일러의 단면도를 도시한다.
도 2 는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 유동층 보일러의 단면도를 도시한다.

도 1 은, 증발 워터-튜브 패널들로 형성된 주로 수직인 측벽들 (18), 보텀 (16), 및 루프 (14) 에 의해 한정되는 노 (12) 를 포함하는 순환 유동층 보일러 (10) 의 단면도를 개략적으로 도시한다. 일반적으로, 노는, 두 개의 측벽들, 이른바 긴 측벽들이 수평 방향으로 다른 두 개의 측벽들, 이른바 짧은 측벽들 또는 단부 벽들보다 분명하게 더 긴 직사각형 수평 단면을 가진다. 일반적으로, 긴 측벽들의 하부 부분들은 노의 하향 테이퍼링되는 하부 부분을 단부 벽들과 함께 형성하도록 내부로 경사진다. 측벽들은 연료, 및 가능하게는 불활성 층 재료와 황 환원제, 예컨대 석회석을 노 내로 공급하기 위한 수단 (20) 을 포함한다.

노의 보텀에는, 층을 유동시키고 또한 연료 공급 수단 (20) 을 통해 노로 도입되는 연료를 연소시키기 위해 노에 일차 유동 가스, 일반적으로는 일차 공기를 공급하기 위한 보텀 그리드 시스템 (22) 이 배열된다. 또한, 측벽들 (18) 은 일반적으로 연료의 연소를 완료하기 위하여 노로 이차 공기 (24) 를 공급하기 위한 수단을 포함한다. 노의 상부 부분에 노로부터 배기 가스를 배출하기 위한 출구 채널 (26) 이 연결된다. 출구 채널 (26) 은 배기 가스로부터 분리된 입자들을 노의 하부 부분으로 복귀시키기 위한 복귀 채널 (30) 을 구비하는 종래의 입자 분리기 (28) 로 이어진다. 복귀 채널 (30) 에는 일반적으로 가스 기밀부와 열 교환기가 제공되지만, 간략화를 위해, 상기 가스 기밀부와 열 교환기는 도 1 에 도시되지 않는다. 대형 순환 유동층 보일러에는 평행하게 연결된 수개의 입자 분리기들이 제공되지만, 간략화의 이유로, 도 1 은 단 하나의 입자 분리기 (28) 를 도시한다.

보텀 그리드 시스템 (22) 은 하부 보텀 그리드 부분 (32) 및 상부 보텀 그리드 부분 (34) 을 포함한다. 상부 보텀 그리드 부분 (34) 은 하부 보텀 그리드 부분 (32) 보다 더 높은 높이 (elevation) 에 위치된다. 도 1 은 수직 거리 (L) 로서 상부 보텀 그리드 부분과 하부 보텀 그리드 부분 사이의 높이 차이를 도시한다. 수직 거리 (L) 는 유리하게는 약 0.3 m ~ 약 2 m 이고, 통상적으로는 수직 거리 (L) 는 약 1 m 이다. 도 1 에서, 상부 보텀 그리드 부분 (34) 은 수평하지만, 상부 보텀 그리드 부분은 대안적으로 상부 보텀 그리드 부분으로 강하하는 층 재료를 하부 보텀 그리드 부분을 향해 배향시키기 위해 하부 보텀 그리드 부분 (32) 을 향해 기울어질 수 있다. 상부 보텀 그리드 부분은 유리하게는 하부 보텀 그리드 부분을 향해 최대 45°, 바람직하게는 5°~ 40°의 각도만큼 경사질 수 있다.

일차 유동 가스는 가스 공급부, 예컨대 연소 공기 팬 (도 1 에 미도시) 로부터 일차 유동 가스 채널 (40) 의 두 개의 분기부들 (36, 38) 을 통해 하부 보텀 그리드 부분 (32) 아래에 배열되는 하부 윈드 박스 (42) 및 상부 보텀 그리드 부분 (34) 아래에 배열되는 상부 윈드 박스 (44) 각각으로 도입된다. 일차 유동 가스 채널의 두 개의 분기부들 (36, 38) 은 유리하게는 하부 윈드 박스 및 상부 윈드 박스 각각으로의 일차 유동 가스 흐름을 제어하기 위하여 수단, 예컨대 밸브들 (46, 48) 을 포함한다. 하부 보텀 그리드 부분 및 상부 보텀 그리드 부분 (32, 34) 은 일차 유동 가스를 노로 도입시키기 위하여 종래의 노즐들 (50, 52), 예컨대 버블 캡들 또는 애로 헤드 (arrow head) 노즐들을 포함한다. 본 발명의 유리한 실시형태에 따라, 상부 보텀 그리드 부분 (34) 의 노즐들 (52) 은 하부 보텀 그리드 부분 (32) 을 향해 배향되는 방향성 노즐들이다.

순환 유동층 보일러 (10) 의 작동에서, 산화물 함유 연소 가스, 예컨대 공기는 통상적으로 약 850 ℃ ~ 900 ℃ 의 온도에서 연료를 완전히 연소시키기 위하여 노즐들 (50, 52) 을 통한 일차 유동 가스로서 그리고 수단 (24) 을 통한 이차 연소 가스로서 충분한 유속으로 노 (12) 내로 일반적으로 도입된다. 전체 가스 도입 속도는 일반적으로 노에서의 공칭 가스 속도가 3 m/s ~ 10 m/s 이도록 제어된다.

본 발명에 따라, 일차 유동 가스는 보일러의 작동 모드에 따라 두 개의 일차 유동 가스 도입 모드들 중 하나를 이용함으로써 노 내로 도입된다. 제 1 의 일차 유동 가스 도입 모드에서, 일차 유동 가스는 오로지 하부 보텀 그리드 부분 (32) 을 통해서만 노 내로 도입되고, 제 2 의 일차 유동 가스 도입 모드에서, 일차 유동 가스는 하부 보텀 그리드 부분 (32) 및 상부 보텀 그리드 부분 (34) 모두를 통해 노 내로 도입된다.

제 1 의 일차 유동 가스 도입 모드는 유리하게는 보일러의 가장 낮은 부하 조건에서 사용되고, 제 2 의 일차 유동 가스 도입 모드는 유리하게는 보일러의 더 높은 부하 조건에서 사용된다. 전술한 일차 유동 가스 도입 모드들에 따라 전술한 순환 유동층 보일러를 사용함으로써, 과잉 공기와 유해한 NOx 배출량은 낮은 연소 부하에서 감소한다. 더욱이, 더 높은 온도 레벨은 낮은 연소 부하에서 얻어지고, 이는 노에서 감소된 CO 배출과 개선된 황 보유로 이어진다.

도 2 는, 도 1 에 이미 도시된 특징들에 직접적으로 대응하는 특징들이 도 1 에서와 동일한 참조 부호들에 의해 나타내어지는 본 발명의 다른 실시형태를 도시한다. 도 2 의 실시형태는 주로 상부 보텀 그리드 부분 (34) 이 실질적으로 서로 동일한 높이에서 노의 두 개의 긴 측벽들 (18) 의 하향 테이퍼링되는 부분들에 인접하게 위치되는 두 개의 섹션들 (54, 54') 로 이루어진다는 점에서 도 1 의 실시형태와 상이하다. 그런 다음, 하부 보텀 그리드 부분 (32) 은 상부 보텀 그리드 부분 (34) 의 두 개의 섹션들 (54, 54') 사이에서 수평 방향으로 배열된다. 도 2 에 도시된 실시형태에서, 상부 보텀 그리드 부분 (34) 의 섹션들 (54, 54') 은 상부 보텀 그리드 부분으로 강하하는 층 재료를 하부 보텀 그리드 부분을 향해 배향시키기 위하여 하부 보텀 그리드 부분을 향해 기울어진다. 하부 보텀 그리드 부분을 향해 층 재료를 배향시키는 것은 일부 적용들에서, 특히 일차 유동 가스가 오로지 하부 보텀 그리드 부분을 통해서만 노로 도입되는 제 1 의 일차 유동 가스 도입 모드에서 중요할 수도 있다. 하지만, 본 발명의 다른 실시형태들에서, 섹션들 (54, 54') 은 대안적으로 도 1 에서와 같이 수평할 수도 있다.

도 1 에서와 유사하게, 상부 보텀 그리드 부분 (34) 의 제 1 섹션 및 제 2 섹션 (54, 54') 의 각각의 아래에는 상부 윈드 박스 (44) 가 배열되고, 하부 보텀 그리드 부분 (32) 아래에는 하부 윈드 박스 (42) 가 배열된다. 일차 유동 가스 채널 (40) 은 상부 보텀 그리드 부분 (34) 의 두 개의 섹션들 (54, 54') 과 하부 보텀 그리드 부분 (32) 으로 이어지는 세 개의 분기부들 (36, 38, 38') 각각을 포함한다. 도 2 에서는, 분기부들 (36, 38, 38') 의 각각은 각각의 윈드 박스들로의 일차 유동 가스의 흐름을 제어하기 위하여 밸브 (46, 48, 48') 각각을 포함한다. 대안적으로, 상부 보텀 그리드 부분 (34) 의 두 개의 섹션들 (54, 54') 로 이어지는 두 개의 분기부들 (38, 38') 은 공통 채널 부분과, 섹션들 (54, 54') 모두로의 유동 가스의 흐름을 동시에 제어하기 위한 단 하나의 밸브를 구비하는 것이 가능하다.

도 2 는 노의 두 개의 긴 측벽들 (18) 의 내부로 경사진 하부 부분들에 인접한 상부 보텀 그리드 부분 (34) 의 섹션들 (54, 54') 을 도시한다. 하부 보텀 그리드 부분의 영역은 하부 보텀 그리드 부분 및 상부 보텀 그리드 부분의 전체 영역의 바람직하게는 20 ~ 60 %, 훨씬 더 바람직하게는 25 ~ 40 % 이다. 본 발명의 바람직한 실시형태에 따라, 상부 보텀 그리드 부분의 섹션들은 수평 방향으로 긴 측벽들의, 즉 일 단부 벽으로부터 다른 단부 벽으로의 전체 길이를 연장한다. 하지만, 본 발명의 이러한 종류의 배열체에 제한되지 않고, 상부 보텀 그리드 부분 또는 상부 보텀 그리드 부분의 섹션들은 대안적으로 도 1 에서와 같이 단 하나의 긴 측벽에 또는 노의 단부벽들 중 하나 또는 모두에 인접할 수 있다. 또한, 상부 보텀 그리드 부분들은 노의 전체 또는 임의의 개수의 측벽들에 인접하게 연속적으로 또는 불연속적으로 배열될 수 있다. 심지어, 일부 적용들에서, 노의 중앙 부분에서 상부 보텀 그리드 부분 또는 상부 보텀 그리드 부분의 섹션들을 배열시키는 것이 가능하다.

본 발명은 본원에서 현재 가장 바람직한 실시형태들인 것으로 고려되는 것과 관련한 예를 들어 설명되었지만, 본 발명은 개시된 실시형태들에 제한되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에서 규정된 바와 같이 본 발명의 범위 내에 포함된 특징들 및 여러 다른 적용들에 대한 여러 조합 또는 변경을 포함하도록 의도된다는 것을 이해해야 한다. 전술한 임의의 실시형태와 관련하여 언급된 세부 사항들은, 이러한 조합이 기술적으로 실현 가능할 때에 다른 실시형태와 관련하여 사용될 수도 있다.

Claims

유동층 보일러 (10) 의 노 (12) 내로 일차 유동 가스를 도입시키는 방법으로서,
상기 노는 수직하거나 또는 하부 부분이 내측으로 경사진 측벽들 (18), 루프 (14), 및 보텀 (16; bottom) 에 의해 한정되고, 상기 일차 유동 가스는 상기 노의 상기 보텀에 배열된 보텀 그리드 시스템 (22) 을 통해 상기 노 내로 도입되고, 상기 보텀 그리드 시스템은 하부 보텀 그리드 부분 (32) 과, 상기 하부 보텀 그리드 부분보다 더 높은 높이 (elevation) 에 위치되는 상부 보텀 그리드 부분 (34) 을 포함하고,
a) 상기 일차 유동 가스가 제 1 연소 조건에서 오로지 상기 하부 보텀 그리드 부분 (32) 을 통해 상기 노 내로 도입되도록, 그리고
b) 상기 일차 유동 가스가 제 2 연소 조건에서 상기 하부 보텀 그리드 부분 (32) 및 상기 상부 보텀 그리드 부분 (34) 모두를 통해 상기 노 내로 도입되도록,
상기 노 내로의 상기 일차 유동 가스의 도입이 제어되는, 유동층 보일러 (10) 의 노 (12) 내로 일차 유동 가스를 도입시키고,
상기 제 1 연소 조건은 상기 제 2 연소 조건보다 낮은 부하 조건인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 연소 조건은 상기 유동층 보일러의 개시 (start-up) 조건이고, 상기 제 2 연소 조건은 상기 유동층 보일러의 연속 작동 조건인 것을 특징으로 하는, 유동층 보일러 (10) 의 노 (12) 내로 일차 유동 가스를 도입시키는 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 연소 조건은 상기 유동층 보일러의 최소 부하로부터 상기 유동층 보일러의 전체 부하의 최대 50 % 로 연장하는 것을 특징으로 하는, 유동층 보일러 (10) 의 노 (12) 내로 일차 유동 가스를 도입시키는 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 제 1 연소 조건은 상기 유동층 보일러의 최소 부하로부터 상기 유동층 보일러의 전체 부하의 최대 40 % 로 연장하는 것을 특징으로 하는, 유동층 보일러 (10) 의 노 (12) 내로 일차 유동 가스를 도입시키는 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 제 1 연소 조건은 상기 유동층 보일러의 최소 부하로부터 상기 유동층 보일러의 전체 부하의 최대 30 % 로 연장하는 것을 특징으로 하는, 유동층 보일러 (10) 의 노 (12) 내로 일차 유동 가스를 도입시키는 방법.
제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유동층 보일러의 상기 최소 부하는 상기 유동층 보일러의 상기 전체 부하의 최대 25 % 인 것을 특징으로 하는, 유동층 보일러 (10) 의 노 (12) 내로 일차 유동 가스를 도입시키는 방법.
제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유동층 보일러의 상기 최소 부하는 상기 유동층 보일러의 상기 전체 부하의 최대 20 % 인 것을 특징으로 하는, 유동층 보일러 (10) 의 노 (12) 내로 일차 유동 가스를 도입시키는 방법.
제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유동층 보일러의 상기 최소 부하는 상기 유동층 보일러의 상기 전체 부하의 최대 15 % 인 것을 특징으로 하는, 유동층 보일러 (10) 의 노 (12) 내로 일차 유동 가스를 도입시키는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 일차 유동 가스는 상부 윈드 박스 (44) 를 통한 상기 상부 보텀 그리드 부분 (34) 을 통해 그리고 하부 윈드 박스 (42) 를 통한 상기 하부 보텀 그리드 부분 (32) 을 통해 상기 노 내로 도입되고, 상기 상부 윈드 박스는 상기 하부 윈드 박스보다 높은 레벨에 위치되는 것을 특징으로 하는, 유동층 보일러 (10) 의 노 (12) 내로 일차 유동 가스를 도입시키는 방법.
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제 1 항에 있어서,
상기 상부 보텀 그리드 부분은 상기 노의 측벽 (18) 에 인접하는 것을 특징으로 하는, 유동층 보일러 (10) 의 노 (12) 내로 일차 유동 가스를 도입시키는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 상부 보텀 그리드 부분은 상기 노의 두 개의 이격된 측벽들 (18) 에 인접하게 배열된 두 개의 별개의 섹션들 (54, 54') 을 포함하고, 상기 하부 보텀 그리드 부분 (32) 은 상기 상부 보텀 그리드 부분의 두 개의 상기 섹션들 사이에서 수평 방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는, 유동층 보일러 (10) 의 노 (12) 내로 일차 유동 가스를 도입시키는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 일차 유동 가스는, 상기 제 2 연소 조건에서, 3 m/s ~ 10 m/s 의 공칭 유속이 상기 노 내에서 유지되도록 상기 하부 보텀 그리드 부분 (32) 및 상기 상부 보텀 그리드 부분 (34) 을 통해 도입되는 것을 특징으로 하는, 유동층 보일러 (10) 의 노 (12) 내로 일차 유동 가스를 도입시키는 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 공칭 유속은 상기 제 2 연소 조건에서 상기 노 내에서 균일한 것을 특징으로 하는, 유동층 보일러 (10) 의 노 (12) 내로 일차 유동 가스를 도입시키는 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 상부 보텀 그리드 부분 (34) 바로 위의 평균 공칭 유속은 상기 제 2 연소 조건에서 상기 하부 보텀 그리드 부분 (32) 바로 위의 평균 공칭 유속의 70% ~ 130% 인 것을 특징으로 하는, 유동층 보일러 (10) 의 노 (12) 내로 일차 유동 가스를 도입시키는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 상부 보텀 그리드 부분 (34) 은 상기 하부 보텀 그리드 부분 (32) 에 대해 수평하거나, 상기 상부 보텀 그리드 부분은 상기 하부 보텀 그리드 부분을 향해 최대 45°의 각도로 경사지는 것을 특징으로 하는, 유동층 보일러 (10) 의 노 (12) 내로 일차 유동 가스를 도입시키는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 상부 보텀 그리드 부분은 방향성 노즐들을 포함하는, 유동층 보일러 (10) 의 노 (12) 내로 일차 유동 가스를 도입시키는 방법.
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