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KR101989384B1 - 연소 가스 입자 부착 방지 보일러 및 방법 - Google Patents

연소 가스 입자 부착 방지 보일러 및 방법 Download PDF

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KR101989384B1
KR101989384B1 KR1020170177475A KR20170177475A KR101989384B1 KR 101989384 B1 KR101989384 B1 KR 101989384B1 KR 1020170177475 A KR1020170177475 A KR 1020170177475A KR 20170177475 A KR20170177475 A KR 20170177475A KR 101989384 B1 KR101989384 B1 KR 101989384B1
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KR
South Korea
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voltage
combustion
dust collector
furnace
unit
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KR1020170177475A
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Inventor
나상건
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두산중공업 주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 연소 가스 입자 부착 방지 보일러 및 방법에 관한 것으로, 자세하게는 연료의 연소에 따라 발생한 연소 가스 입자가 튜브, 화로 내벽 등에 부착되는 것을 방지하는 연소 가스 입자 부착 방지 보일러 및 방법에 관한 것이다.
제안된 발명이 해결하고자 하는 하나의 과제는 연료를 연소시키는 연소부에 음전압을 인가하여 상기 연소를 통해 발생되는 연소 가스 입자를 음전하로 대전시키고, 연소 가스 입자를 포집하는 집진기에 양전압을 인가하여, 음전하로 대전된 연소 가스 입자가 양전하로 대전된 집진기와의 인력에 의하여 집진기에 용이하게 포집될 수 있도록 하는 것이다.

Description

연소 가스 입자 부착 방지 보일러 및 방법{Boiler and method for preventing adhesion of combustion gas particles}
본 발명은 연소 가스 입자 부착 방지 보일러 및 방법에 관한 것으로, 자세하게는 연료의 연소에 따라 발생한 연소 가스 입자가 튜브, 화로 내벽 등에 부착되는 것을 방지하는 연소 가스 입자 부착 방지 보일러 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 발전소는 연료 에너지를 전기 에너지로 바꾸는 장치로서, 크게 보일러(boiler)와 터빈(turbine) 그리고 발전기(generator)로 구성된다. 보일러는 물을 가열하여 증기를 생성하는 장치이다. 그리고, 터빈은 보일러를 통해 발생되는 증기로 인해 회전하고, 발전기는 터빈의 회전에 기초하여 전기에너지를 발생시킨다.
종래의 석탄 화력 발전 보일러에 따르면, 연료가 연소함에 따라 발생된 연소 가스 입자는 화로 내부의 튜브에 접착되었다. 연소 가스 입자가 튜브에 접착되면, 튜브 내부에 포함된 유체로 열 에너지가 전달 되기 어려워 보일러 내부의 온도 자체를 높여야 할 수 있다. 또한, 튜브에 접착된 연소 가스 입자를 제거하기 위해 수트 브로워(Soot Blower)와 같은 바람을 생성하는 장치를 사용해야 하는 불편함이 있다.
또한, 연소 가스 입자는 튜브뿐만 아니라 화로 내벽에도 접착되어, 상기 접착된 연소 가스 입자를 제거해야 하는 불편함이 있다.
KR 100837203
제안된 발명이 해결하고자 하는 하나의 과제는 연료를 연소시키는 연소부에 음전압을 인가하여 상기 연소를 통해 발생되는 연소 가스 입자를 음전하로 대전시키고, 연소 가스 입자를 포집하는 집진기에 양전압을 인가하여, 음전하로 대전된 연소 가스 입자가 양전하로 대전된 집진기와의 인력에 의하여 집진기에 용이하게 포집될 수 있도록 하는 것이다.
제안된 발명이 해결하고자 하는 다른 하나의 과제는 연료를 연소시키는 연소부에 음전압을 인가하여 상기 연소를 통해 발생되는 연소 가스 입자를 음전하로 대전시키고 유체가 흐르는 튜브에 음전압을 인가하여, 음전하로 대전된 연소 가스 입자가 양전하로 대전된 튜브와의 척력에 의하여 튜브에 접착되지 않도록 하는 것이다.
제안된 발명이 해결하고자 하는 또 다른 하나의 과제는 연료를 연소시키는 연소부에 음전압을 인가하여 상기 연소를 통해 발생되는 연소 가스 입자를 음전하로 대전시키고 화로 내벽에 음전압을 인가하여, 음전하로 대전된 연소 가스 입자가 양전하로 대전된 화로 내벽과의 척력에 의하여 화로 내벽에 접착되지 않도록 하는 것이다.
한편, 제안된 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 위에서 언급한 과제들로만 제한되지는 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 기술적 과제들이 더 포함될 수 있다.
연소 가스 입자 부착 방지 보일러는 연료를 연소시키고, 상기 연소에 의하여 발생되는 화염을 화로 내부로 분사하는 연소부; 상기 화로에서 생성되는 배기가스에 포함된 연소 가스 입자를 포집하는 집진기; 및 상기 연료를 음전하로 대전시키는 전압 인가부를 포함한다.
상기 전압 인가부는 상기 연소부에 음의 전압을 인가하고 상기 집진기에 양의 전압을 인가하는 것을 특징으로 한다.
상기 전압 인가부는 상기 연소부와 상기 집진기에 30 내지 120KV의 전위차를 가지도록 전압을 인가하는 것을 특징으로 한다.
상기 전압 인가부는 상기 화로 내벽과 상기 집진기에 30 내지 120KV의 전위차를 가지도록 전압을 인가하는 것을 특징으로 한다.
상기 화로 내부의 열에 의하여 가열되는 유체가 흐르는 유로 튜브를 더 포함한다.
상기 전압 인가부는 상기 유로 튜브와 상기 집진기에 30 내지 120KV의 전위차를 가지도록 전압을 인가하는 것을 특징으로 한다.
상기 전압 인가부는 연소 시점 직전에 상기 연소부에 음의 전압을 인가하고 상기 집진기에 양의 전압을 인가하는 것을 특징으로 한다.
연소부, 화로, 집진기 및 전압 인가부를 포함하는 보일러에서 연소 가스 입자의 부착을 방지하는 방법으로서, 연소 가스 입자 부착 방지 방법은 상기 전압 인가부에 의하여 연료를 음전하로 대전시키는 단계, 상기 연소부에 의하여 상기 연료를 연소시키고, 상기 연소에 의하여 발생되는 화염을 상기 화로 내부로 분사하는 단계; 및 상기 화로에서 생성되는 배기가스에 포함된 연소 가스 입자를 상기 집진기에 의하여 포집하는 단계;를 포함한다.
상기 대전시키는 단계는 상기 전압 인가부가 상기 연소부에 음의 전압을 인가하고 상기 집진기에 양의 전압을 인가하는 단계를 포함한다.
상기 대전시키는 단계는 상기 전압 인가부가 상기 연소부와 상기 집진기에 30 내지 120KV의 전위차를 가지도록 전압을 인가하는 단계를 포함한다.
상기 대전시키는 단계는 상기 전압 인가부가 상기 화로 내벽과 상기 집진기에 30 내지 120KV의 전위차를 가지도록 전압을 인가하는 단계를 포함한다.
상기 보일러는 유체가 흐르는 유로 튜브를 더 포함하고, 상기 방법은 상기 유체를 상기 화로 내부의 열에 의하여 가열하는 단계를 더 포함한다.
상기 대전시키는 단계는 상기 전압 인가부가 상기 유로 튜브와 상기 집진기에 30 내지 120KV의 전위차를 가지도록 전압을 인가하는 단계를 포함한다.
상기 대전시키는 단계는 상기 전압 인가부가 연소 시점 직전에 상기 연소부에 음의 전압을 인가하고 상기 집진기에 양의 전압을 인가하는 단계를 포함한다.
제안된 발명은 연료를 연소시키는 연소부에 음전압을 인가하여 상기 연소를 통해 발생되는 연소 가스 입자를 음전하로 대전시키고 연소 가스 입자를 포집하는 집진기에 양전압을 인가하여, 음전하로 대전된 연소 가스 입자가 양전하로 대전된 집진기와의 인력에 의하여 집진기에 용이하게 포집되도록 할 수 있다.
제안된 발명은 연료를 연소시키는 연소부에 음전압을 인가하여 상기 연소를 통해 발생되는 연소 가스 입자를 음전하로 대전시키고 유체가 흐르는 튜브에 음전압을 인가하여, 음전하로 대전된 연소 가스 입자가 양전하로 대전된 튜브와의 척력에 의하여 튜브에 접착되지 않도록 할 수 있다.
제안된 발명은 연료를 연소시키는 연소부에 음전압을 인가하여 상기 연소를 통해 발생되는 연소 가스 입자를 음전하로 대전시키고 화로 내벽에 음전압을 인가하여, 음전하로 대전된 연소 가스 입자는 화로 내벽과의 척력으로 화로 내벽에 접착되지 않도록 할 수 있다.
제안된 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 효과들이 더 포함될 수 있다.
도 1은 연소 가스 입자 부착 방지 보일러의 전체적인 구성을 도시한다.
도 2는 연소부 및 집진기에 전압을 인가하는 전압 인가부를 도시한다.
도 3은 음전하로 대전된 연소 가스 입자를 도시하는 연소 가스 입자 부착 방지 보일러의 부분 확대도이다.
도 4는 화로 내벽 및 집진기에 전압을 인가하는 전압 인가부를 도시한다.
도 5는 튜브 및 집진기에 전압을 인가하는 전압 인가부를 도시한다.
도 6은 음전하로 대전된 연소 가스 입자, 화로 내벽 및 튜브를 도시하는 연소 가스 입자 부착 방지 보일러의 부분 확대도이다.
도 7은 음전하로 대전된 연소 가스 입자 및 양전하로 대전된 집진기를 도시하는 연소 가스 입자 부착 방지 보일러의 부분 확대도이다.
도 8은 연소 가스 입자 부착 방지 방법의 흐름도이다.
전술한, 그리고 추가적인 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명하는 실시예들을 통해 구체화된다. 각 실시예들의 구성 요소들은 다른 언급이나 상호간에 모순이 없는 한 실시예 내에서 다양한 조합이 가능한 것으로 이해될 수 있다. 나아가 제안된 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 제안된 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 그리고, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서에서 기술한 부란, "하드웨어 또는 소프트웨어의 시스템을 변경이나 플러그인 가능하도록 구성한 블록"을 의미하는 것으로서, 즉 하드웨어나 소프트웨어에 있어 특정 기능을 수행하는 하나의 단위 또는 블록을 의미한다.
도 1은 연소 가스 입자 부착 방지 보일러의 전체적인 구성을 도시한다.
연소 가스 입자 부착 방지 보일러는 연료를 연소시키고, 상기 연소에 의하여 발생되는 화염을 화로 내부로 분사하는 연소부(3); 상기 화로에서 생성되는 배기가스에 포함된 연소 가스 입자를 포집하는 집진기(70); 및 상기 연료를 음전하로 대전시키는 전압 인가부(50)를 포함한다. 연소 가스 입자 부착 방지 보일러는 연료 에너지를 기초로 가열 증기를 생성할 수 있다. 연소 가스 입자 부착 방지 보일러가 연료를 연소하여 발생된 열에너지를 통해 물로부터 증기를 생성하고, 생성된 증기를 이용하여 터빈을 회전시키며, 터빈의 회전에 기초하여 발전기가 전기에너지를 생성할 수 있다.
연료는 고체 미세분말인 미분탄일 수 있다.
연소 가스 입자는 화로 내벽과 튜브 외벽에 생성되는 그을음 또는 검댕을 포함할 수 있다. 또한 연소 가스는 비산회를 포함한다. 비산회는 연소 과정이나 파쇄 과정에서 날리게 되는 회분 또는 재이다. 이에 한정되는 것은 아니고, 연소 가스 입자는 연소를 통해 발생되는 모든 입자를 포함한다.
연소부(3)는 연료를 연소시키는 구성으로, 저탄조(1)(콜싸일로), 분쇄기(2), 도관(12)(덕트)과 직접 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 저탄조(1)는 석탄과 같은 연료를 저장할 수 있다. 분쇄기(2)는 저탄조(1)에 저장된 연료를 공급받아 분쇄할 수 있다.
상기 연소부는 유입된 연료로부터 화염을 점화시킬 수 있다. 구체적으로, 연소부(3)는 분쇄기(2)에 의하여 분쇄된 연료와 도관(12)을 통해 유입된 공기(11)를 연소시켜 화염을 점화 시킬 수 있다. 상기 화염은 화로(10) 내부로 분사될 수 있고, 화로(10)에서는 배기가스가 생성될 수 있다. 상기 배기가스는 연소 가스 입자를 포함할 수 있다.
전압 인가부(50)는 상기 연료를 음전하로 대전시킬 수 있다. 전압 인가부(50)는 연소 가스 입자 부착 방지 보일러와 연관된 발전기(30)가 생성한 전기 에너지로부터 전압을 공급 받을 수 있다. 발전기(30)는 터빈의 회전에 기초하여 전기 에너지를 발생시킬 수 있다. 전압 인가부(50)는 상기 공급받은 전압을 원하는 크기로 변환(컨버팅)하고, 변환된 전압을 객체에 인가할 수 있다. 상기 객체는, 연소부(3), 화로 내벽, 튜브 및 집진기(70) 중 적어도 하나 일 수 있다.
본 발명에 따른 연소 가스 입자 부착 방지 보일러는 일단에 배치되어 배기가스에 포함된 연소 가스 입자를 포집하는 집진기(70)를 포함할 수 있다. 집진기(70)는 기체 속에 부유하고 있는 고체나 액체의 미립자를 모아서 제거하는 장치로, 화로(10)의 후통로를 통과한 연소 가스 입자는 집진기(70)에 포집되어 제거될 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기 집진기(70)는 화로 후단 출구에 위치할 수 있다. 화로(10) 후단 출구는 연소 가스 입자가 보일러의 모든 튜브를 지나고 연소가스 통로가 좁아지는 구간이다.
도 2는 연소부(3) 및 집진기(70)에 전압을 인가하는 전압 인가부(50)를 도시한다. 도 7은 음전하로 대전된 연소 가스 입자 및 양전하로 대전된 집진기(70)를 도시하는 연소 가스 입자 부착 방지 보일러의 부분 확대도이다.
상기 전압 인가부(50)는 상기 연소부(3)에 음의 전압을 인가하고, 상기 집진기(70)에 양의 전압을 인가할 수 있다. 도 2를 참조하면, 전압 인가부(50)는 화로 내부로 화염을 분사하는 연소부(3)에 음의 전압을 인가하고, 집진기(70)에 양의 전압을 인가할 수 있다.
연소부(3) 자체는 전도체일 수 있다. 전압 인가부(50)는 전도체인 연소부(3)에 음의 전압을 걸어 음전하가 충전되도록 할 수 있다. 미분탄이 상기 연소부(3)를 통과할 때 음전하로 대전되며, 음전하로 대전된 미분탄은 다른 미분탄과 접촉하여 다른 미분탄을 음전하를 대전시킬 수 있다.
도 3은 음전하로 대전된 연소 가스 입자를 도시하는 연소 가스 입자 부착 방지 보일러의 부분 확대도이다.
도 3을 참조하면, 전압 인가부(50)가 연소부(3)에 음의 전압을 인가함에 따라, 연소 가스 입자는 음전하로 대전되고, 화로(10) 내부로 유입될 수 있다.
상기 전압 인가부(50)는 상기 연소부(3)와 상기 집진기(70)에 30 내지 120KV의 전위차를 가지도록 전압을 인가할 수 있다. 상기 전위차의 절반의 크기를 가지는 양의 전압은 집진기(70)에 인가되고, 상기 전위차의 절반의 크기를 가지는 음의 전압은 연소부(3)에 인가될 수 있다. 음의 전압을 인가 받은 연소부(3)로부터 발생되는 연소 가스 입자는 음전하로 대전될 수 있다.
연소부(3)로부터 발생되는 모든 연소 가스 입자를 음전하로 대전시키고, 음전하로 대전된 연소 가스 입자가 양전하로 대전된 집진기(70)로 포집될 정도의 인력이 발생되기 위한 최소한의 전위차가 30KV이다. 연소 가스 입자 부착 방지 보일러가 포함하는 구성에서 전기적으로 절연된 물질 상호간의 전기저항이 감소되어 많은 전류가 흐르게 되는 절연파괴가 발생되는 것을 방지하기 위해 최대 전위차를 120KV로 제한할 수 있다.
도 4는 화로(10) 내벽 및 집진기(70)에 전압을 인가하는 전압 인가부(50)를 도시한다.
상기 전압 인가부(50)는 상기 화로(10) 내벽과 상기 집진기(70)에 30 내지 120KV의 전위차를 가지도록 전압을 인가할 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 전압 인가부(50)는 상기 화로(10) 내벽과 상기 집진기(70)에 30 내지 120KV의 전위차를 가지도록 전압을 인가할 수 있다. 상기 전위차의 절반의 크기를 가지는 양의 전압은 집진기(70)에 인가되고, 상기 전위차의 절반의 크기를 가지는 음의 전압은 화로(10) 내벽에 인가될 수 있다.
음전하로 대전된 연소 가스 입자가 양전하로 대전된 집진기(70)로 포집될 정도의 인력이 발생되기 위한 최소한의 전위차가 30KV이다. 또한 음전하로 대전된 연소 가스 입자가 음전하로 대전된 화로(10) 내벽에 접착되지 않을 정도의 척력이 발생되기 위한 최소한의 전위차가 30KV이다. 연소 가스 입자 부착 방지 보일러가 포함하는 구성에서 전기적으로 절연된 물질 상호간의 전기저항이 감소되어 많은 전류가 흐르게 되는 절연파괴가 발생되는 것을 방지하기 위해 최대 전위차를 120KV로 제한할 수 있다.
도 3 또는 도 6을 참조하면, 연소 가스 입자 부착 방지 보일러는 상기 배기가스와의 열교환으로 가열되는 유체가 흐르는 유로 튜브(4, 5, 6, 7)를 더 포함할 수 있다. 유로 튜브는 화로(10) 내부에 설치되어 배기가스에 의해 가열되는 관으로서, 예열기(4), 절탄기(5), 과열기(6), 재열기(7)를 포함할 수 있다.
화로(10) 내부의 하측에는 연소 가스에 의해 가열되는 예열기(4)가 설치될 수 있다. 예열기(4)는 화로(10)로 유입되는 급수를 예열하는 장치이다. 예열기(4)에서 예열된 급수는 절탄기(5)로 유입될 수 있다.
절탄기(5)는 화로(10)에서 배출되는 연소가스의 남은 열을 이용하여 가열하는 장치로서 화로(10)의 후통로(15)와 집진기(70) 사이에 위치할 수 있다. 절탄기(5)는 과열기(6)와 연결될 수 있다.
과열기(6)는 화로(10) 내부의 고온의 연소가스에 의해 가열 증기를 생성할 수 있다. 과열기(6)에서 생성된 과열 증기는 고압 터빈을 돌리며, 고압 터빈을 돌리면서 소정의 열량을 손실하게 된 증기는 화로(10) 내부의 재열기(7)로 유입될 수 있다.
재열기(7)는 고압 터빈을 통과한 증기를 재가열하는 장치이다. 재열기(7)에서 재가열된 증기는 중압 터빈으로 유입되어 중압 터빈을 돌릴 수 있다. 중압 터빈을 돌린 증기는 중압 터빈을 빠져 나와 저압 터빈에 유입되어 저압 터빈을 돌리게 될 수 있다.
도 5는 튜브 및 집진기(70)에 전압을 인가하는 전압 인가부(50)를 도시한다.
상기 전압 인가부(50)는 상기 유로 튜브와 상기 집진기(70)에 30 내지 120KV의 전위차를 가지도록 전압을 인가할 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 전압 인가부(50)는 상기 유로 튜브와 상기 집진기(70)에 30 내지 120KV의 전위차를 가지도록 전압을 인가할 수 있다. 상기 전위차의 절반의 크기를 가지는 양의 전압은 집진기(70)에 인가되고, 상기 전위차의 절반의 크기를 가지는 음의 전압은 상기 유로 튜브에 인가될 수 있다.
음전하로 대전된 연소 가스 입자가 양전하로 대전된 집진기(70)로 포집될 정도의 인력이 발생되기 위한 최소한의 전위차가 30KV이다. 또한 음전하로 대전된 연소 가스 입자가 음전하로 대전된 상기 유로 튜브에 접착되지 않을 정도의 척력이 발생되기 위한 최소한의 전위차가 30KV이다. 연소 가스 입자 부착 방지 보일러가 포함하는 구성에서 전기적으로 절연된 물질 상호간의 전기저항이 감소되어 많은 전류가 흐르게 되는 절연파괴가 발생되는 것을 방지하기 위해 최대 전위차를 120KV로 제한할 수 있다.
도 6은 음전하로 대전된 연소 가스 입자, 화로(10) 내벽 및 튜브를 도시하는 연소 가스 입자 부착 방지 보일러의 부분 확대도이다.
도 6을 참조하면, 음전하로 대전된 연소 가스 입자와 음전하로 대전된 유로 튜브 및 화로(10) 내벽 사이에 척력이 작용하여, 상기 연소 가스 입자가 상기 유로 튜브 및 화로(10) 내벽에 접착되지 않음을 확인할 수 있다.
연소 가스 입자 부착 방지 보일러는 공기 예열기(8)를 더 포함할 수 있다. 공기 예열기(8)는 도관(12) 전단에 배치되고, 또한 집진기(70) 전단에 위치할 수 있다. 공기 예열기(8)는 도관(12)으로 유입되는 공기를 연소가스의 여열을 이용하여 예열시킨다. 대기로 방출시키는 열을 감소시켜 연소 가스 입자 부착 방지 보일러을 효율을 증대시킨다.
연소 가스 입자 부착 방지 보일러는 연돌(40)을 더 포함할 수 있다. 연돌(40)은 연소설비에 의해서 통풍 배연 및 배기가스의 확산, 희석을 목적으로 하는 부속설비이다.
상기 전압 인가부(50)는 연소되기 직전 시점에 상기 연소부(3)에 음의 전압을 인가하고, 상기 집진기(70)에 양의 전압을 인가할 수 있다. 전력 낭비를 줄이기 위해 연소 가스 입자가 발생되는 연소 시점 직전에 상기 연소부(3)에 음의 전압을 인가하고, 상기 집진기(70)에 양의 전압을 인가할 수 있다.
또한, 전력 낭비를 줄이기 위해, 전압 인가부(50)는 연소 가스 입자가 먼저 도달 할 수 있는 화로(10) 내벽에 음전압을 인가하고 기설정된 시간 후에 유로 튜브에 음전압을 인가할 수 있다. 결국, 전압 인가부(50)는 연소되기 직전 시점에 상기 연소부(3)에 음의 전압을 인가하고, 상기 집진기(70)에 양의 전압을 인가한 후 제 1 시간 후에 화로(10) 내벽에 음전압을 인가할 수 있다. 그리고, 전압 인가부(50)는 화로(10) 내벽에 음전압을 인가한 후 제 2 시간 후에 유로 튜브에 음전압을 인가할 수 있다.
연소 가스 입자는 화로(10) 내벽 보다는 유로 튜브에 직접 접촉할 여지가 크기 때문에, 전압 인가부(50)는 화로(10) 내벽 보다 유로 튜브에 더 큰 음의 전압을 인가할 수 있다.
도 1 에 도시된, 전압 인가부(50)와 연결된 고압 양전하 라인(51)은 집진기(70)와 연결될 수 있다. 그리고, 전압 인가부(50)와 연결된 고압 음전하 라인(52)은 연소부 고압 음전하 하전부(60)와 연결되어 연소부(3)에 음전압을 인가할 수 있다. 그리고, 전압 인가부(50)와 연결된 고압 음전하 라인(52)은 화로 내벽 고압 음전하 하전부(61)와 연결되어 화로(10) 내벽에 음전압을 인가할 수 있다. 그리고, 전압 인가부(50)와 연결된 고압 음전하 라인(52)은 유로 튜브 고압 음전하 하전부(62)와 연결되어 유로 튜브에 음전압을 인가할 수 있다.
도 8은 연소 가스 입자 부착 방지 방법의 흐름도이다.
연소 가스 입자 부착 방지 방법은 상기 전압 인가부에 의하여 연료를 음전하로 대전시키는 단계(S710); 상기 연소부에 의하여 상기 연료를 연소시키고, 상기 연소에 의하여 발생되는 화염을 상기 화로 내부로 분사하는 단계(S720); 및 상기 화로에서 생성되는 배기가스에 포함된 연소 가스 입자를 상기 집진기에 의하여 포집하는 단계(S740);를 포함할 수 있다.
상기 화로 내부로 분사하는 단계(S720)에서 연소부는 연료를 연소 시킬 수 있다. 연소부는 연료를 연소시키는 구성으로 저탄조(1)(콜싸일로), 분쇄기(2), 도관(12)(덕트)과 직접 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 저탄조(1)는 석탄과 같은 연료를 저장할 수 있다. 분쇄기(2)는 저탄조(1)에 저장된 연료를 공급받아 분쇄할 수 있다.
상기 연소부는 유입된 연료로부터 화염을 점화시킬 수 있다. 구체적으로, 연소부(3)는 분쇄기(2)에 의하여 분쇄된 연료와 도관(12)을 통해 유입된 공기(11)를 연소시켜 화염을 점화 시킬 수 있다. 상기 화염은 화로(10) 내부로 분사될 수 있고, 화로(10)에서는 배기가스가 생성될 수 있다. 상기 배기가스는 연소 가스 입자를 포함할 수 있다.
상기 화로 내부로 분사하는 단계(S720)에서 전압 인가부(50)가 상기 연료를 음전하로 대전시킬 수 있다. 전압 인가부(50)는 연소 가스 입자 부착 방지 보일러와 연관된 발전기가 생성한 전기 에너지로부터 전압을 공급 받을 수 있다. 전압 인가부(50)는 상기 공급받은 전압을 원하는 크기로 변환(컨버팅)하고, 변환된 전압을 객체에 인가할 수 있다. 상기 객체는, 연소부(3), 화로(10) 내벽, 튜브 및 집진기(70) 중 적어도 하나 일 수 있다.
본 발명에 따른 연소 가스 입자 부착 방지 보일러는 상기 화로의 일단에 배치되어 배기가스에 포함된 연소 가스 입자를 포집하는 집진기를 포함할 수 있다. 집진기(70)는 기체 속에 부유하고 있는 고체나 액체의 미립자를 모아서 제거하는 장치로, 화로(10)의 후통로를 통과한 연소 가스 입자는 집진기(70)에 포집되어 제거될 수 있다.
대전시키는 단계(S710)에서 상기 전압 인가부(50)는 상기 연소부(3)에 음의 전압을 인가하고, 상기 집진기(70)에 양의 전압을 인가할 수 있다. 도 2를 참조하면, 전압 인가부(50)는 화로(10) 내부로 화염을 분사하는 연소부(3)에 음의 전압을 인가하고, 집진기(70)에 양의 전압을 인가할 수 있다. 도 3을 참조하면, 전압 인가부(50)가 연소부(3)에 음의 전압을 인가함에 따라, 연소 가스 입자는 음전하로 대전되고, 화로(10) 내부로 유입될 수 있다.
대전시키는 단계(S710)에서 상기 전압 인가부(50)는 상기 연소부(3)와 상기 집진기(70)에 30 내지 120KV의 전위차를 가지도록 전압을 인가할 수 있다. 상기 전위차의 절반의 크기를 가지는 양의 전압은 집진기(70)에 인가되고, 상기 전위차의 절반의 크기를 가지는 음의 전압은 연소부(3)에 인가될 수 있다. 음의 전압을 인가 받은 연소부(3)로부터 발생되는 연소 가스 입자는 음전하로 대전될 수 있다.
연소부(3)로부터 발생되는 모든 연소 가스 입자를 음전하로 대전시키고, 음전하로 대전된 연소 가스 입자가 양전하로 대전된 집진기(70)로 포집될 정도의 인력이 발생되기 위한 최소한의 전위차가 30KV이다. 연소 가스 입자 부착 방지 보일러가 포함하는 구성에서 전기적으로 절연된 물질 상호간의 전기저항이 감소되어 많은 전류가 흐르게 되는 절연파괴가 발생되는 것을 방지하기 위해 최대 전위차를 120KV로 제한할 수 있다.
대전시키는 단계(S710)에서 상기 전압 인가부(50)는 상기 화로(10) 내벽과 상기 집진기(70)에 30 내지 120KV의 전위차를 가지도록 전압을 인가할 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 전압 인가부(50)는 상기 화로(10) 내벽과 상기 집진기(70)에 30 내지 120KV의 전위차를 가지도록 전압을 인가할 수 있다. 상기 전위차의 절반의 크기를 가지는 양의 전압은 집진기(70)에 인가되고, 상기 전위차의 절반의 크기를 가지는 음의 전압은 화로(10) 내벽에 인가될 수 있다.
음전하로 대전된 연소 가스 입자가 양전하로 대전된 집진기(70)로 포집될 정도의 인력이 발생되기 위한 최소한의 전위차가 30KV이다. 또한 음전하로 대전된 연소 가스 입자가 음전하로 대전된 화로(10) 내벽에 접착되지 않을 정도의 척력이 발생되기 위한 최소한의 전위차가 30KV이다. 연소 가스 입자 부착 방지 보일러가 포함하는 구성에서 전기적으로 절연된 물질 상호간의 전기저항이 감소되어 많은 전류가 흐르게 되는 절연파괴가 발생되는 것을 방지하기 위해 최대 전위차를 120KV로 제한할 수 있다.
연소 가스 입자 부착 방지 방법은 유로 튜브에 흐르는 유체를 상기 화로 내부의 열에 의하여 가열하는 단계(S730)를 더 포함할 수 있다.
유로 튜브는 화로(10) 내부에 설치되어 배기가스에 의해 가열되는 관으로서, 예열기(4), 절탄기(5), 과열기(6), 재열기(7)를 포함할 수 있다.
화로(10) 내부의 하측에는 연소 가스에 의해 가열되는 예열기(4)가 설치될 수 있다. 예열기(4)는 화로(10)로 유입되는 급수를 예열하는 장치이다. 예열기(4)에서 예열된 급수는 절탄기(5)로 유입될 수 있다.
절탄기(5)는 화로(10)에서 배출되는 연소가스의 남은 열을 이용하여 가열하는 장치로서 화로(10)의 후통로(15)와 집진기(70) 사이에 위치할 수 있다. 절탄기(5)는 과열기(6)와 연결될 수 있다.
과열기(6)는 화로(10) 내부의 고온의 연소가스에 의해 가열 증기를 생성할 수 있다. 과열기(6)에서 생성된 과열 증기는 고압 터빈을 돌리며, 고압 터빈을 돌리면서 소정의 열량을 손실하게 된 증기는 화로(10) 내부의 재열기(7)로 유입될 수 있다.
재열기(7)는 고압 터빈을 통과한 증기를 재가열하는 장치이다. 재열기(7)에서 재가열된 증기는 중압 터빈으로 유입되어 중압 터빈을 돌릴 수 있다. 중압 터빈을 돌린 증기는 중압 터빈을 빠져 나와 저압 터빈에 유입되어 저압 터빈을 돌릴 수 있다.
대전시키는 단계(S710)에서 상기 전압 인가부(50)는 상기 유로 튜브와 상기 집진기(70)에 30 내지 120KV의 전위차를 가지도록 전압을 인가할 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 전압 인가부(50)는 상기 유로 튜브와 상기 집진기(70)에 30 내지 120KV의 전위차를 가지도록 전압을 인가하는 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 전위차의 절반의 크기를 가지는 양의 전압은 집진기(70)에 인가되고, 상기 전위차의 절반의 크기를 가지는 음의 전압은 상기 유로 튜브에 인가될 수 있다.
음전하로 대전된 연소 가스 입자가 양전하로 대전된 집진기(70)로 포집될 정도의 인력이 발생되기 위한 최소한의 전위차가 30KV이다. 또한 음전하로 대전된 연소 가스 입자가 음전하로 대전된 상기 유로 튜브에 접착되지 않을 정도의 척력이 발생되기 위한 최소한의 전위차가 30KV이다. 연소 가스 입자 부착 방지 보일러가 포함하는 구성에서 전기적으로 절연된 물질 상호간의 전기저항이 감소되어 많은 전류가 흐르게 되는 절연파괴가 발생되는 것을 방지하기 위해 최대 전위차를 120KV로 제한할 수 있다.
상기 전압 인가부(50)는 연소되기 직전 시점에 상기 연소부(3) 음의 전압을 인가하고, 상기 집진기(70)에 양의 전압을 인가할 수 있다. 전력 낭비를 줄이기 위해 연소 가스 입자가 발생되는 연소 시점 직전에 상기 연소부(3)에 음의 전압을 인가하고, 상기 집진기(70)에 양의 전압을 인가할 수 있다.
또한, 전력 낭비를 줄이기 위해, 전압 인가부(50)는 연소 가스 입자가 먼저 도달 할 수 있는 화로(10) 내벽에 음전압을 인가하고 기설정된 시간 후에 유로 튜브에 음전압을 인가할 수 있다. 결국, 전압 인가부(50)는 연소되기 직전 시점에 상기 연소부(3)에 음의 전압을 인가하고, 상기 집진기(70)에 양의 전압을 인가한 후 제 1 시간 후에 화로(10) 내벽에 음전압을 인가할 수 있다. 그리고, 전압 인가부(50)는 화로(10) 내벽에 음전압을 인가한 후 제 2 시간 후에 유로 튜브에 음전압을 인가할 수 있다.
연소 가스 입자는 화로(10) 내벽 보다는 유로 튜브에 직접 접촉할 여지가 크기 때문에, 전압 인가부(50)는 화로(10) 내벽 보다 유로 튜브에 더 큰 음의 전압을 인가할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해 져야 할 것이다.
1: 저탄조
2: 분쇄기
3: 연소부
4: 예열기
5: 절탄기
6: 과열기
7: 재열기
10: 화로
11: 공기
12: 도관
15: 후통로
30: 발전기
40: 연돌
50: 전압 인가부
51: 고압 양전하 라인
52: 고압 음전하 라인
60: 연소부 고압 음전하 하전부
61: 화로 내벽 고압 음전하 하전부
62: 유로 튜브 고압 음전하 하전부
70: 집진기

Claims (14)

  1. 연료를 연소시키고, 상기 연소에 의하여 발생되는 화염을 화로 내부로 분사하는 연소부;
    상기 화로에서 생성되는 배기가스에 포함된 연소 가스 입자를 포집하는 집진기; 및
    상기 연소부에 음의 전압을 인가함으로써 상기 연소부를 통과하는 연료를 음전하로 대전시키고, 상기 집진기에 양의 전압을 인가하는 전압 인가부
    를 포함하며,
    상기 연소 가스 입자는, 상기 전압 인가부의 음의 전압 인가에 따라 음전하로 대전된 후 화로 내부로 유입되는 연소 가스 입자 부착 방지 보일러.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압 인가부는 상기 연소부와 상기 집진기에 30 내지 120KV의 전위차를 가지도록 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는, 연소 가스 입자 부착 방지 보일러.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압 인가부는 상기 화로 내벽과 상기 집진기에 30 내지 120KV의 전위차를 가지도록 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는, 연소 가스 입자 부착 방지 보일러.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 화로 내부의 열에 의하여 가열되는 유체가 흐르는 유로 튜브를 더 포함하는, 연소 가스 입자 부착 방지 보일러.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 전압 인가부는 상기 유로 튜브와 상기 집진기에 30 내지 120KV의 전위차를 가지도록 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는, 연소 가스 입자 부착 방지 보일러.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압 인가부는 연소 시점 직전에 상기 연소부에 음의 전압을 인가하고 상기 집진기에 양의 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는, 연소 가스 입자 부착 방지 보일러.
  8. 연소부, 화로, 집진기 및 전압 인가부를 포함하는 보일러에서 연소 가스 입자의 부착을 방지하는 방법으로서,
    상기 전압 인가부에 의하여 상기 연소부에 음의 전압을 인가함으로써 상기 연소부를 통과하는 연료를 음전하로 대전시키는 단계;
    상기 전압 인가부에 의하여 상기 집진기에 양의 전압을 인가하는 단계;
    상기 연소부에 의하여 상기 연료를 연소시키고, 상기 연소에 의하여 발생되는 화염을 상기 화로 내부로 분사하는 단계; 및
    상기 화로에서 생성되는 배기가스에 포함된 연소 가스 입자를 상기 집진기에 의하여 포집하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 연소 가스 입자는, 상기 전압 인가부의 음의 전압 인가에 따라 음전하로 대전된 후 화로 내부로 유입되는 연소 가스 입자 부착 방지 방법.
  9. 삭제
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 대전시키는 단계는 상기 전압 인가부가 상기 연소부와 상기 집진기에 30 내지 120KV의 전위차를 가지도록 전압을 인가하는 단계를 포함하는, 연소 가스 입자 부착 방지 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 대전시키는 단계는 상기 전압 인가부가 상기 화로 내벽과 상기 집진기에 30 내지 120KV의 전위차를 가지도록 전압을 인가하는 단계를 포함하는, 연소 가스 입자 부착 방지 방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 보일러는 유체가 흐르는 유로 튜브를 더 포함하고,
    상기 방법은 상기 유체를 상기 화로 내부의 열에 의하여 가열하는 단계를 더 포함하는, 연소 가스 입자 부착 방지 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 대전시키는 단계는 상기 전압 인가부가 상기 유로 튜브와 상기 집진기에 30 내지 120KV의 전위차를 가지도록 전압을 인가하는 단계를 포함하는, 연소 가스 입자 부착 방지 방법.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 대전시키는 단계는 상기 전압 인가부가 연소 시점 직전에 상기 연소부에 음의 전압을 인가하고 상기 집진기에 양의 전압을 인가하는 단계를 포함하는, 연소 가스 입자 부착 방지 방법.
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