KR890005132B1

KR890005132B1 - 입상재료의 유동장치

Info

Publication number: KR890005132B1
Application number: KR1019850008428A
Authority: KR
Inventors: 클라크 타이겐 바드
Original assignee: 컴버스쳔 엔지니어링 인코포레이티드; 엘든 하몬 루터
Priority date: 1984-11-13
Filing date: 1985-11-12
Publication date: 1989-12-11
Also published as: CN85107500A; US4593630A; IN162908B; JPS61119514A; JPH0372525U; KR860004273A; JPH053469Y2; CN1003886B

Abstract

내용 없음.

Description

입상재료의 유동장치

제1도는 미분탄과 황 흡수제를 유동층로에 공급하는 본 발명의 공급장치를 부분 절단하여 도시한 구성도.

제2도는 본 발명의 공급장치의 단면도.

제3도는 제2도의 선 3-3을 따른 확대 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 유동층로 12 : 유동층

14 : 이송도관 16 : 층지지판

18 : 공기 플리넘 20 : 공급장치

22 : 하우징 24 : 다공성 층지지판

26 : 가스 플리넘 28 : 입자유동 플리넘

30 : 입자 공급수단 32 : 가스공급수단

34 : 흐름통로 38 : 배출통로

42 : 염관 44 : 배출 파이프

50 : 저장실 60 : 이산층

65 : 이산층 표면 70 : 비산 영역

80 : 니플 82 : 니플몸체

84 : 흐름통로 86 : 입구

88 : 출구

본 발명은 이송가스내의 입상재료를 이송 및 분배하기 위하여 유동시키는 장치에 관한 것으로서, 특히 이송가스내의 입상재료를 유동층로에 공급하기에 적합한 장치에 관한 것이다.

오늘날 대표적인 유동층로에 있어서, 최대크기가 3.0 내지 6.5mm인 석탄과 같은 입상연료는 전형적으로 비교적 저온인 760 내지 925℃에서 비슷한 크기인 입상재료의 유동층내에 공급되어 연소된다. 만약 연소시킬 연료가 황을 함유하고 있으면, 층을 형성하는 입상재료는 가장 일반적인 석회석과 같은 황흡수제를 입상연료에 첨가하여 이루어진다. 연소공기로서 작용하는 유동공기는 층지지판 아래에 위치한 공기 플리넘으로부터 유동층으로 공급된다. 유동공기는 공기 플리넘으로부터 층지지판의 다수의 구멍을 통하여 유동층내의 입상재료를 유동시키기에 충분한 높은 흐름속도로 유동층내로 통과한다.

입상재료를 층으로 공급하기 위하여 상부층공급 시스템과 하부층 공급시스템을 포함한 많은 다른 시도가 행해져 왔다. 입상재료를 유동층에 공급하기에 적합한 한 특수한 하부층 공급 시스템은 미합중국 특허 제4,356,779호에 기재되어 있다. 상기 특허에 기재된 바와같이 연료공급기는 공기에 연료를 연행시키고 연료를 연소로 안으로 상향 공급하기 위해 유동층연소로 아래에 배치된다. 공급기 하우징은 수평 배치된 다공성 분배판에 의해 상부 및 하부로 분리되는 격실을 한정한다. 유동층에 공급될 입상연료는 이송공기가 다공성 분배판 아래의 하부 격실로 공급되는 동안 다공성 분배판 위의 상부격실로 공급된다. 하부 격실로 공급된 공기는 다공성 분배판을 통하여 상향으로 흘러 격실의 상부 영역의 미분탄을 유동시켜 연행시킨다. 연행된 미분탄은 공급기의 지붕을 통해 유동 플리넘으로 통하여 이송도관을 통하여 격실로부터 유동층 보일러로 상향이송된다. 미합중국 특허 제4,356,779호에 기재된 공급기에서는 개개의 이송도관의 각각을 통해 입상재료의 배출을 제어할 수 있는 설비가 없다. 공급기로부터 단부점까지의 이송도관의 길이가 동일하다고 가정하면, 상기 특허의 공급기로부터의 입상재료의 배출은 공급기로부터 안내되는 각종 이송도관으로 반드시 균등하게 분배될 것이다. 배출의 불균등 또는 선택적인 분배를 허용할 설비, 또는 균등하지 않는 이송도관의 길이로 인한 배출의 원래의 불균등한 분배를 보상할 설비는 없다.

이런 단점에 대한 공급기 장치는 1984년 2월 3일 죠셉 알.캄파라토의 이름으로 출원되고 일반양도된 계류중인 미합중국 특허원 제576,599호에 기재되어 있다. 공급기는 판에 양간 인접한 가스 플리넘과 판에 초인접한 입자유동 플리넘내로 가로질러 배치된 다공성 층지지판에 의해 불할되는 격실을 한정하는 하우징을 구비한다. 가스공급수단은 판에 초인접한 유동입상재료의 이산층을 형성하도록 입상 유동 플리넘에 퇴적된 입상 재료를 유동시키도록 다공성 층지지판을 통해 가압이송가스를 상향으로 이송시키기 위해 가스 플리넘안으로 개방된다. 입상재료는 하우징의 지붕을 관통하고 하향 연장되는 공급 기둥을 통하여 유동 플리넘에 공급되고, 층 지지판 근처에 종료되어, 입상재료가 이산층의 표면 아래의 위치에 있는 결실로 공급되게 한다. 또한, 수직하게 위치할 수 있는 복수개의 이송도관은 입자 유동 플리넘으로 연장되어, 비산영역으로부터 입상재료와 이송가스를 수용하도록 이산층으이 표면위의 원하는 거리에서 비산영역안으로 개방된다.

이산층의 표면에 대해 이송도관의 위치를 독립적으로 조절함으로써, 어떠한 특수한 이송도관을 통하여 흐르는 고상물질이 다양해질 수 있다. 이송도관을 수직으로 조정하기 위하여 밀봉수단이 제공되어야 하며, 이는 입자가 가스 플리넘내로 통과하는, 것을 막기위하여 입자유동 플리넘으로부터 가스를 밀봉하는 동안 지지판을 통한 도관의 수직 이동을 허용한다.

본 발명의 목적은 입상재료의 배출을 공급장치에서 안내되는 다수의 이송도관 중에서 선택적으로 분배할 수 있도록 이송가스에서 입상재료를 유동시키는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 공급창치에서 안내되는 이송도관을 통하여 입상재료의 배출을 이송도관의 이동없이 조정할 수 있는 입상재료의 유동장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 장치는 격실을 가로질러 하우징내에 배치된 다공성 층 지지판에 의하여 가스 플리넘과, 그 위의 입자유동 플리넘으로 분할되는 격실을 한정하는 하우징을 포함한다. 가스공급수단은 다공성 층지지판의 가스통로를 통하여 상향 통과시키기 위하여 가스 플리넘을 통하여 가압 이송가스를 이송하기 위해 가스 플리넘내로 연통한다. 상향 통과하는 이송가스는 입자 유동 플리넘내의 입상재료를 유동시켜 층지지판에 초인접한 유동된 입상재료인 이산층과 이산층 위의 비산영역이 하우징내에 형성되게 한다. 유동된 입상재료의 소량은 상향 통과하는 이송가스의 기포가 이산층의 표면에 통하여 분출함으로써 이산층으로부터 비산영역으로 이송된다.

입자공급수단은 하우징을 관통하고 유동 플리넘내로 연장되어, 이산층의 표면 하단 위치에 형성된 유동층내에 입상재료를 퇴적시킨다. 또한 복수개의 이송도관도 하우징을 관통하고 입자유동 플리넘내로 연장되어, 이산층의 표면위의 원하는 거리에서 비산영역내로 통하게 된다. 이송도관은 비산영역으로부터 입상재료와 이송가스를 수용하고, 이 이송가스에 있는 입상재료를 유동층로의 연소실과 같은 원하는 목적지로 이송한다.

본 발명에 따라서 오리피스형 니플수단은 이송 도관중 적어도 하나의 입구에 교체 가능하게 설치되어 있다. 오리피스형 니플수단은 이와 합체된 이송도관으로 향하는 입구의 단면적보다 작은 단면적으로 갖는 비산영역으로 통하는 입구를 갖는다. 또한 오리피스형 니플수단은 이와 합체된 이송도관의 입구를 통하는 출구를 포함하는데, 출구의 단면적은 입구의 단면적보다 커서 분기 흐름통로가 니플수단의 입구로부터 출구로 한정된다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 장점은 입상재료를 유동층로에 공급하는데 사용되는 공급장치가 있는 본 발명의 유동공급장치의 적합한 실시예와 첨부된 도면을 참조로 하여 하기에 상세히 설명된다.

제1도는 유동층로(10)를 도시한 것으로서, 미분탄과 같은 황함유 연료는 산화황 흡수제를 함유한 입상재료의 유동층(12)에서 연소된다. 전형적으로 산화황 흡수제는 석회석, 석회, 돌로마이트 및 소다회로 구성되는 그룹에서 선택한다. 본원에서 언급하는 석회석이라함은 돌로마이트, 석회 또는 소다회를 포함하지만 이에 제한되지 않는 산화황 흡수제를 망라하는 것이고 미분탄이라 함은 다른 입상연료를 포함한다.

미분탄은 유동공급장치(2)로부터 층지지판(16)을 통하여 층내로 상향 연장되는 복수개의 이송도관(14)을 통해 로의 유동층(12)에 공급된다. 연소공기는 유동층 지지판(16)하단에 위치한 공기 플리넘(18)에 공급되고, 유동층(12)내의 입상재료를 유동시키기에 충분한 높은 유속으로 공기 플리넘(18)으로부터 층지지판(16)내의 복수개의 공기구를 통하여 유동층(12)내로 들어간다. 미분탄은 유동층(12)내에서 연소되고, 프리보드(freeboard)영역(40)에서 뜨거운 연관가스가 형성되어 염관(42)을 통하여 하류의 증기발생기(비도시)로 유동층로(10)를 빠져나간다.

본 발명의 공급장치(20)는 유동층로(10)옆에 배치되고 이송도관(14)으로 서로 연결되어 있는데, 이송도관(14)은 이송장치(20)로부터 하향 연장되고, 유도층로(10)에 평행하게 연장된후, 층지지판(16)을 통해 상향연장되어 유동층(12)에 연통된다. 공급장치(20)는 하우징(22), 적합하게는 실린더형 하우징을 갖는데, 하우징은 다공성 층지지판(24)에 의해 층지지판(24)하단에 배치된 가스 플리넘(26)과 층지지판(24)상단에 배치된 입자유동 플리넘(28)으로 분리되는 격실을 한정한다.

이송가스(7)는 하우징(22)의 통로를 통하여 층지지판(24)하단의 가스 플리넘(26)내로 연통되는 가스공급수단(32)을 통하여 유동공급장치(20)내로 들어간다. 가압된 이송가스(7)는 가스 플리넘(26)에 공급된후 다공성 층지지판(24)의 다수의 흐름 통로(34)를 통하여 상향되어 유동 플리넘(28)에 공급된 입상재료(5)가 유동됨으로써 층지지판(24)에 초인접한 유동재료의 이산층(60)의 유동재료의 이산층 위에 비산영역(70) 형성된다.

복수개의 이송도관(14)은 공급장치(20)의 하우징(22)을 관통하며, 유동층로(10)에서의 유동층(12)과 공급장치(20)를 상호연결시켜주는 다수의 흐름통로를 제공한다. 이송도관(14)은 하우징(22)의 유동 플리넘(28)내로 연장되어 이산층 위에서 얼마간 이격된 즉, 이산층(60)과 비산영역(70)사이의 계면을 형성하는 이산층의 표면(65)위에서 얼마간 이격된 비산영역(70)내로 연통되어 있다. 이송도관(14)은 유동 플리넘(28)의 비산영역(70)으로부터 입상재료와 이송가스를 받고 이송가스내의 받은 입상재료를 공급장치(20)로부터 로(10)의 유동층(12)으로 이송한다.

유동층로로의 이송시에 미분탄인 유동시킬 입상재료는 석회석과 같은 산화황 입상 흡수제와 함께 또는 단독으로 저장실(50)로부터 입자 공급수단(40)을 통해서 통상의 공급기를 경유하여 공급장치(20)의 유동 플리넘(28)에 공급된다. 적합하게 입자 공급수단(30)은 하우징(22)의 덮개를 관통하고 이산층(60)내로 하향 연장되는 공급관을 포함하여, 그 사이를 통과하는 입상재료가 다공성 층지지판(24)에 초근접한 지점의 표면(64)하단의 이산층(60)내에 쌓이게 한다. 입자공급수단(30)내에 유지된 입상재료의 기둥은 유동 플리넘(28)내의 압력으로부터 공급기와 저장실(50)을 밀봉하는 재료 헤드를 형성한다. 다른방법으로 2-밸브 갑문실과 같은 통상의 밀봉수단을 공급장치(20)의 격실내의 압력에 대한 밀봉용으로 사용할 수 있다.

다공성 층지지판(24)은 공급장치(20)의 하우징(22)내에 배치되어 도면에 도시한 바와같이 적합한 하향 경사면을 이루도록 오목한 상향 원추형 접시의 형태를 취한다. 배출통로(38)는 경사진 층지지판(24)의 하부에 배치되어 있다. 배출 파이프(44)는 유동 플리넘(28)로부터 어떠한 유동되지 않은 입상재료도 받기 위해 경사진 층지지판(24)에 있는 배출 통로(38)를 향해 그 상단부가 열려 있다. 배출 파이프(44)는 유동 플리넘(28)로부터 배출 파이프(44)를 통과하는 유동되지 않는 입상재료를 제거하기 위해 하우징(22)으로 외향 연장되어 있다.

하우징(22)을 관통하고 유동 플리넘(28)내로 연장된 다수의 이송도관(14)은 비산영역(70)으로부터 입상재료와 이송가스를 받기 위해 이산층(60)의 표면(65)위에 선택된 거리에서 비산영역(70)내로 통해 있다. 입상 재료는 이송가스를 상향 통과하는 기포가 이산층(60)의 표면(65)으로부터 비산영역(70)내로 분출할때 이산층(60)으로부터 비산영역(70)내로 이송된다.

이송가스의 속도가 초당 약 3미터(10피트)인 경우에 양호하게 한정된 표면(65)을 갖는 유동성 입상재료의 이산층(60)이 형성된다. 이산층(60)내의 입자밀도는 이송가스 0.45Kg(1파운드)당 입상재료 450Kg(1000파운드)으로써 비교적 높은 값으로 균일하다. 표면(65)에서 상기 입자밀도가 갑작스럽게 급격히 떨어지는 경우가 있는데, 그러면 비산영역으로의 거리가 증가함에 따라 즉, 이산층의 표면위로의 거리가 증가함에 따라 연속 감소된다.

비산영역(70)에서 평균입자 밀도는 투입된 입자의 흐름 속도의 함수일 것으로 생각할 수 있다. 즉, 비산영역(70)내로의 입상재료의 도입은 공정이 제어된 변위일 것으로 믿어진다. 따라서 평형층 수중이 전형적으로 이송도관(14)의 통로 하단의 몇 센티미터 내외로 한번 설정되면, 층표면(65)으로부터 비산영역(70)내로의 입상재료의 분출 속도는 이산층(60)의 표면 하단부에서 층으로 통하는 입자 공급 수단(30)을 통하여 이산층(60)으로 투입되는 입상재료의 투입속도와 동일하게 된다.

이송도관(14)이 어떤 적합한 단면형상을 갖는 튜브형 부재일지라도, 제2도에 도시한 본 발명의 장치의 적합한 실시예에 도시된 이송도관(14)은 입자 공급 수단(30)과 하우징(22)사이의 환상 공간에서 외주연에 일정간격으로 배치된 원형 단면인 복수개의 고정식으로 연장되 튜브형 부재를 포함한다. 이송도관(14)은 하우징(22)을 하단으로부터 관통하여 가스 플리넘(26),다시 층지지판(24)을 통해 상향으로 수직 연장되어 이산층(60)을 이산층(60)의 표면(65)위의 일정거리에서 비산영역(70)내로 통하게 한다.

본 발명에 따라서 각각의 이송도관(14)은 그 개방단부에 고체 가능하게 설치된 단부가 개방된 오리피스형 니플수단(80)을 구비하고 있다. 각각의 니플(80)은 유동 플리넘으로 통하는 입구(86)으로부터 니플이 설치되는 이송도관의 흐름 통도를 통하는 출구(88)로 연장되는 분기되는 흐름 통로(84)를 한정하는 니플몸체(82)를 포한한다. 각각의 니플(80)의 출구(88)의 단면적과 이송도관(14)의 흐름 통로로 향한 입구의 단면적보다 작다. 따라서 각각의 니플(80)의 입구(86)는 오리피스로 작용하고, 따라서 이에 관련된 이송도관을 통하는 흐름을 효과있게 조절한다. 따라서 이송도관(14)을 통하여 흐르는 이송가스에 연행된 입상재료의 출량은 알맞게 크거나 작은 입구(86)를 갖는 니플(80)을 제공함으로써 선택적을 증가 또는 감소된다.

고정식 이송도관(14)과 관련하여 교체가능한 니플(80)을 사용함으로써, 복수개의 이송도관 사이에서 입상재료와 이송가스의 흐름을 조정하기 위한 기계적으로 간단하고 저렴한 수단이 제공된다. 공급장치(20)와 유동층로(10)사이에서 동일길이의 이송도관을 제공하지 못하는 경우에는, 어떠한 도관을 통하는 압력 강하가 그 길이에 직접 비례하는 것에 기인하여 이송도관을 통하는 흐름에 불균형이 고유적으로 존재한다. 도관을 통하는 흐름이 그 사이에서의 압력 강하와 관련이 있기 때문에, 보다 짧은 길이의 도관을 통하는 입상재료의 흐름은 보다 긴 길이의 도관을 통하는 그것보다 크다. 그러나 알맞은 크기의 입구를 갖는 니플을 제공함으로써, 니플입구의 오리피스 효과는 도관 길이의 변화에 관련된 맞지 않은 압력강하를 보상하는데 사용할 수 있으므로 흐름의 불균형의 제거되고 다른 길이의 도관을 통하는 입상재료와 이송가스의 균일한 흐름이 제공된다.

니플몸체는 이에 설치된 이송도관과 잘맞는 단면 형상을 가지며 절두체형 쉘의 기부로부터 외향으로 연장되는 슬리브를 갖는 단부가 개방된 절두체형 쉘을 구비한다. 슬리브는 이송도관의 입구로의 삽입에 의해 니플몸체를 이송도관의 개방 단부에 미끄럼 설치하기에 적합하게 되어 있다. 절두체형 쉘인 니플몸체는 본래자체 청정되는 경사진 외부 표면을 갖는다.

도면에 도시한 장치의 실시예에서 이송도관(14)은 단면이 원형인 연장된 튜브형 부재이고, 절두체형 니플모체(82)는 제3도에 도시한 바와 같이 원추형 쉘(83)의 큰 직경 단부로부터 외향 연장되는 실린더형 슬리브(85)를 갖는 개방 단부 절두체인 원추형 쉘(83)을 포함한다. 실린더형 슬리브(85)는 이송도관(14)의 내경보다 단지 약간 작은 외경을 가져서 니플(80)을 이송도관(14)의 개방 단부에 미끄럼 설치할 수 있도록 되어 있다.

부수적으로 원추형 쉘(83)은 본래 자체 청정되는 외부표면을 제공한다. 외부표면이 충분히 급경사진 원추형몸체를 제공함으로써, 입상재료는 원추형 몸체의 외부표면에 달라어 쌓이기 보다는 미끄러져 내린다.

본 발명은 입상재료를 이송가스에서 다수의 단부점으로 이송하기 위하여 유동시킬 공급장치를 제공하는데, 공급기에서 안내되는 어떤 특수한 이송도관을 통한 공급기의 출력은 안내되는 어떤 특수한 이송도관을 통한 공급기의 출력은 이에 합체된 오리피스형 니플을 알맞게 크거나 작은 입구를 갖는 또다른 오리피스형 니플로 단순히 교체함으로써 다른 이송도관에 대하여 변화시킬 수 있다.

본 발명의 공급장치(20)를 유동층로(10)에 공급하는 장치로 도시했지만, 본 발명의 공급장치(20)는 이송가스에서의 입상재료를 둘 또는 그 이상의 단부점에 이송하고자 하는 어떠한 경우에서도 이용할 수 있다.

따라서, 본 발명은 첨부된 청구의 범위에 의한 기술사상과 범주로써 제한된다.

Claims

격실을 한정하는 수직 배치된 하우징(22)과, 하우징내(22)에 배치되며 하우징을 가로질러 연장되어 격실을 하부의 가스 플리넘(26)과 상부의 입자유동 플리넘(28)으로 분리시키며 자체에 가스 흐름 통로(34)를 갖는 다공성 층지지판(24)과, 입상재료를 층지지판(24)위에 쌓기 위해 이산층안으로 연장되는 공급관을 가지며 유동 플리넘과 연통하는 입자 공급수단(30)과, 가압 이송가스를 가스 플리넘(26)으로 이송하고 층지지판(24)의 가스 흐름 통로(34)를 통하여 통과시켜 유동 플리넘(28)에 이송된 입상재료의 일부를 유동시켜 층지지판에 인접한 유동된 재료의 이산층과 이산층 위의 유동 플리넘내에 비산 영역(70)을 형성하기 위하여 가스 플리넘대로 통하는 가스 공급 수단(32)과, 각각 하우징(22)을 관통하며 입상재료와 이송가스를 받기 위해 비산영역(70)내로 통하는 입구를 가지며, 이송가스에서 하우징으로부터 받은 입상재료를 이송하는 복수개의 이송도관(14)을 구비하며 입상재료를 이송가스로 이송하기 위하여 유동시키는 장치에 있어서, 단면적이 이에 합체된 이송도관(14)의 단면적 보다 작으며 유동 플리넘(28)의 비산영역(70)으로 통하는 입구(86)와 이에 합체된 이송도관(14)의 입구로 통하는 출구(88)를 가지며, 다수의 이송도관(14)중 적어도 하나의 입구에 교체가능하게 설치된 오리피스형 니플수단(80)을 구비하는 것을 특징으로하는 입상재료의 유동장치.
제1항에 있어서, 오리피스형 니플수단(80)은 이송도관의 입구에 적합하게 설치되며 니플몸체의 입구(86)로부터 니플몸체의 출구(88)로의 분기되는 흐름 통로(84)를 한정하는 니플몸체(82)를 구비하는 것을 특징으로 하는 입상재료의 유동장치.
제2항에 있어서, 니플몸체(82)는 자체 청정되는 경사진 외부표면을 제공하며 이송도관(14)의 입구에 설치하기에 적합한 기부를 갖는 개방 단부 절두체형 쉘(83)을 구비하는 것을 특징으로 하는 압상재료의 유동장치.
제2항에 있어서, 니플몸체(82)는 설치될 이송도관(14)에 결합되기에 적합한 단면 형상을 취하는 기부를 갖는 개방단부 절두체형 쉘(83)과, 미끄럼 결합 설치되도록,설치될 이송도관(14)의 입구에 삽입되기에 적합하며 절두체형 쉘의 기부로부터 외향 연장되는 슬리브(85)를 구비하는 것을 특징으로 하는 입상재료의 유동장치.