FLOW RATE CONTROL UNIT AND CONTROL METHOD FOR CONTROLLING SOLID FLOW BETWEEN FLUIDIZED BED FURNACE AND CYCLONE, AND CIRCULATING FLUIDIZED BED BOILER INCLUDING FLOW RATE CONTROL UNIT AND OPERATING METHOD THEREFOR
본 발명은 유동층연소로와 싸이클론 사이의 고체흐름을 조절하는 유속조절유닛, 조절방법, 그 유속조절유닛을 갖는 순환유동층 보일러 및 그 작동방법에 대한 것이다. 순환 유동층 보일러(Circulating fluidized bed boiler)는, 연료의 적용 범위가 넓고, 연소효율이 높으며, 환경 오염물질(NOx, SOx, CO)에 대한 저감 성능이 우수하여, 열병합 발전설비 및 산업 폐기물 소각로에서 많이 활용되고 있다. 일반적으로, 순환유동층은 종래의 기포유동층에 비하여 높은 유속에서 조업되는 반응기로 고속의 기체와 크기가 작은 고체 입자간의 긴밀한 접촉을 통하여 대규모의 여러가지 화학적, 물리적 작업을 수행하는 유동층 기술의 한 분야이다. 순환유동층은 비교적 높은 유속에서 조업되므로 연소내로 모든 입자는 비산된다. 비산된 입자는 싸이클론 도입도관을 지나 싸이클론에서 포집되어 재순환부 혹은 일부는 외부 열교환기를 거쳐 다시 연소로로 재순환하게 된다. 특히, 순환유동층 연소로의 운전 방식이 일정 고체량을 연소로내에 함유하도록 조절되고 있어, 싸이클론에서의 포집및 재순환량이 과다할 경우 하부 회재로 배출되는 양이 많아지며, 또한 싸이클론 후단 전열부에서의 열교환율이 낮아지는 단점이 있어, 싸이클론은 비산, 순환된 고체 중 적절한 고체 포집을 통해 재순환을 하도록 설계되어 있다. 도 1은 통상의 순환유동층 보일러(1)의 구성도를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 연료저장조에 저장된 연료는 연료공급수단(21)에 의해 유동층연소로(20)로 공급되게 된다. 그리고, 연료는 유동층연소로(20)에서 연소되게 된다. 연소에 의해 발생된 연소배가스는 고체입자와 함께 수평연결부(30)를 통해, 싸이클론(40) 측으로 토출되게 된다. 싸이클론(40)에서 연소 배가스 내의 고체입자를 분리하여, 연소 배가스는 상측으로 토출되고, 고체입자는 하부측으로 배출되어, 재순환관(23)을 통해 유동층연소로(20)로 공급되게 된다. 그리고, 싸이클론(40)에서 토출된 연소배가스는 대류전열부(50)로 유입되게 된다. 연소배가스는 대류전열부(50) 내를 상부에서 하부측으로 유동하면서 다수의 열교환기(51)를 거치면서 냉각되게 된다. 대류전열부(50) 내의 수관 및 스팀관 등으로 구성된 열교환기(51)를 유동하는 물, 스팀과 연소배가스가 열교환되고, 냉각된 연소배가스는 대류전열부(50)에서 토출되어, 백필터, 굴뚝을 거치면서 배출되게 된다. 이때 유압송풍기(10)는 유동층연소로(20)로 공기를 유입시키며, 유인송풍기(70)는 유동층연소로(20)의 압력을 일정하기 유지시키게 된다. 순환 유동층보일러(1)를 순환하는 고체입자가 순환하는 동안 보일러의 부하의 변동에 따라 연소시 필요한 공기의 량이 변하게 된다. 이러한 공기량의 변화에 따라 싸이클론(40)과 유동층연소로(20) 사이를 연결하는 수평연결부(30) 내에 유속변화가 생겨 고체입자가 내부에 정체되어 쌓였다 흘렀다를 반복하게 된다. 이러한 현상은 안정적인 고체포집과 유동층연소로(20) 내 압력, 고체층 물질의 높이 변화로 이어져 급격한 변동을 일으켜 연소에 부정적인 영향을 일으키게 된다. 이러한 현상을 예방하고 고체포집효율을 높이기 위해 설계자에 따라 가스유속을 20m/sec 이상으로 한다. 그러나, 이는 100% 부하 때의 가스유량을 가지고 계산한 것이기 때문에 이보다 낮은 부하에서는 수평연결부(30)에서의 고체가 쌓이는 것을 예방하기가 어려운 문제점을 갖게 된다. 따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따르면, 앞서 배경이 되는 기술에서 언급한 현상을 해소하기 위해 수평연결부 하부 내면에 경사부재를 설치하여 고체입자가 자중과 유체 흐름으로 연소로 또는 싸이클론으로 흐를 수 있도록 하고, 유동층보일러 부하변동에 따른 공기량 변동이 있어도 유동단면적으로 변화시켜 설정된 유속 범위를 유지할 수 있는 유동층연소로와 싸이클론 사이의 고체흐름을 조절하는 유속조절유닛을 제공하는데 그 목적이 있다. 또한, 본 발명의 일실시예 따르면, 유동단면적을 변화시키는 조절부재를 구동하는 구동부가, 유입공기량의 변화에 따라 흡입유량을 조절하여 연소로의 압력을 조절하는 유인송풍기의 댐퍼 또는 인버터와 연계되어, 자동조절할 수 있도록 하여 수평연결부 내의 유속을 설정된 범위로 일정하게 유지하여 고체입자의 정체를 감소시킬 수 있는 유동층연소로와 싸이클론 사이의 고체흐름을 조절하는 유속조절유닛, 조절방법, 그 유속조절유닛을 갖는 순환유동층 보일러 및 그 작동방법을 제공하는데 그 목적이 있다. 그리고, 본 발명의 일실시예에 따르면, 유속조절유닛이 설치된 주위 온도가 800 도 이상의 고온이므로 조절부재가 고온에 견딜 수 있도록 하우징 내부에 냉각매체를 순환시켜 냉각시키고, 수평연결부의 외면은 내화성 단열재로 구성된 유동층연소로와 싸이클론 사이의 고체흐름을 조절하는 유속조절유닛을 제공하는데 그 목적이 있다. 한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. 본 발명의 제1목적은, 연소 배가스를 생성하는 유동층연소로에서 토출되는 연소 배가스와 고체입자를 싸이클론으로 유입시키는 수평연결부에 구비되는 유속조절유닛에 있어서, 상기 수평연결부의 하단 내부면에 구비되어 잔존하는 고체입자를 상기 유동층연소로 또는 상기 싸이클론으로 배출시키는 경사부재; 및 상기 수평연결부의 유동 단면적을 변화시키는 조절부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동층연소로와 싸이클론 사이의 고체흐름을 조절하는 유속조절유닛으로서 달성될 수 있다. 또한, 상기 경사부재는, 중심단을 기준으로 상기 유동층연소로 측으로 경사진 일측경사면과, 상기 중심단을 기준으로 상기 싸이클론 측으로 경사진 타측경사면을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. 그리고, 상기 조절부재의 상부 측이 내부에 장착되도록 상기 수평연결부 상부 외면 일측에 구비되는 하우징과, 상기 조절부재를 구동시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 상기 구동부는 유압실린더로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다. 그리고, 상기 하우징과 상기 수평연결부 사이에 구비되는 패킹부재를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 상기 수평연결부 일측의 온도를 실시간으로 측정하는 온도센서; 및 상기 조절부재와 상기 수평연결부를 냉각시키기 위해 상기 하우징 내로 냉각매체를 공급, 순환시키는 냉각수단을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 그리고, 상기 수평연결부는 내화용 단열재로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 상기 수평연결부를 유동하는 연소배가스의 유속이 설정된 범위가 되도록 상기 구동부를 제어하고, 상기 온도센서에서 측정된 온도값을 기반으로 상기 냉각수간을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 본 발명의 제2목적은, 유동층연소로에서 토출되는 연소 배가스를 싸이클론으로 유입시키는 수평연결부에 구비되는 유속조절유닛을 통해, 고체의 흐름을 조절하는 방법에 있어서, 상기 수평연결부 상부 외면 일측에 구비되는 하우징 내에 장착된 조절부재가 구동부에 의해 작동되어, 상기 수평연결부의 유동 단면적을 변화시켜 상기 수평연결부를 유동하는 연소배가스의 유속을 조절하는 단계를 포함하고, 상기 수평연결부의 하단 내부면에 구비된 경사부재에 의해 상기 수평연결부에 잔존하는 고체입자를 상기 유동층연소로 또는 상기 싸이클론으로 배출시키는 것을 특징으로 하는 유동층연소로와 싸이클론 사이에 구비된 유속조절유닛을 이용한 고체흐름 조절방법으로서 달성될 수 있다. 그리고, 온도센서가 수평연결부 일측의 온도를 실시간으로 측정하고, 냉각수단에 의해 상기 하우징 내로 냉각매체를 공급, 순환시켜 상기 조절부재와 상기 수평연결부를 냉각시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 본 발명의 제3목적은, 순환유동층 보일러에 있어서, 연료를 유동매체인 고체입자와 공기와 혼합 연소시키고, 생성된 연소 배가스와 고체입자를 수평연결부로 배기시키는 유동층연소로; 연료저장조 내의 상기 연료를 상기 유동층연소로로 공급하는 연료공급수단; 상기 수평연결부와 연결되어 상기 고체입자와 상기 연소배가스를 분리시키는 싸이클론; 상기 수평연결부에 구비되는 앞서 언급한 제 1목적에 따른 유속조절유닛; 상기 싸이클론에서 분리된 고체입자를 상기 유동층연소로로 순환시키는 재순환관; 상기 싸이클론에 연결되어 분리된 연소배가스를 배기시키는 제1배기관; 상기 제1배기관과 연결되어 상기 연소배가스의 열을 회수하는 대류 전열부; 상기 대류전열부에서 열이 회수된 연소배가스가 토출되는 제2배기관; 상기 유동층연소로로 공기를 공급하는 압입송풍기; 및 상기 제2배기관 일측에 구비되어, 상기 연소 배가스의 유동흐름을 생성하는 유인송풍기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체흐름을 조절하는 유속조절유닛을 갖는 순환유동층 보일러로서 달성될 수 있다 또한, 상기 유인송풍기를 제어하여 상기 유동층연소로의 유입공기량의 변화에 따라 흡입유량을 조절하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 그리고, 상기 제어부는, 상기 흡입유량이 증가하는 경우 상기 유속조절유닛의 구동부에 의해 조절부재를 이동시켜 유동단면적을 증가시키고, 상기 흡입유량이 감소하는 경우 상기 유속조절유닛의 구동부에 의해 조절부재를 이동시켜 유동단면적을 감소시켜, 상기 수평연결부 내의 연소배가스, 고체입자의 유속이 설정된 범위로 유지되도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 상기 압입송풍기에서 공급되는 공기는 상기 대류전열부에 의해 예열되어 상기 유동층연소로에 공급되고, 상기 재순환관 일측에 루프실이 구비되며 상기 루프실 내를 유동화시키도록 공기를 유입시키는 공기공급수단을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 본 발명의 제4목적은, 순환 유동층보일러의 작동방법에 있어서, 연료공급수단에 의해 연료저장조에 저장된 연료가 유동층연소로로 공급되는 단계; 상기 유동층연소로에서, 연료가 고체입자 및 공기와 혼합 연소되고, 수평연결부로 연소 배가스와 고체입자가 배출되는 단계; 상기 수평연결부에 구비된 앞서 언급한 제 1목적에 따른 유속조절유닛에 의해 유속이 조절되어, 상기 연소 배가스와 고체입자가 싸이클론으로 유입되고, 상기 싸이클론에 의해 상기 연소 배가스와 상기 고체입자가 분리되는 단계; 상기 고체입자는 재순환관을 통해 상기 유동층연소로로 순환되고, 상기 연소 배가스는 제1배기관을 통해 대류전열부로 유입되는 단계; 대류 전열부에서 상기 제1배기관을 통해 유입된 상기 연소배가스의 열을 회수하는 단계; 및 상기 대류전열부에서 열이 회수된 연소배가스가 제2배기관을 통해 토출되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체흐름을 조절하는 유속조절유닛을 갖는 순환유동층 보일러의 작동방법으로서 달성될 수 있다. 그리고, 압입송풍기가 상기 유동층연소로로 공기를 공급하고, 상기 제2배기관 일측에 구비된 유인송풍기에 의해 상기 연소 배가스의 유동흐름을 생성하고, 제어부가 상기 유인송풍기를 제어하여 상기 유동층연소로의 유입공기량의 변화에 따라 흡입유량을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 상기 제어부가 상기 흡입유량이 증가하는 경우 상기 유속조절유닛의 구동부에 의해 조절부재를 이동시켜 유동단면적을 증가시키고, 상기 흡입유량이 감소하는 경우 상기 유속조절유닛의 구동부에 의해 조절부재를 이동시켜 유동단면적을 감소시켜, 상기 수평연결부 내의 연소배가스, 고체입자의 유속이 설정된 범위로 유지되도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 수평연결부 하부 내면에 경사부재를 설치하여 고체입자가 자중과 유체 흐름으로 연소로 또는 싸이클론으로 흐를 수 있도록 하고, 유동층보일러 부하변동에 따른 공기량 변동이 있어도 유동단면적으로 변화시켜 설정된 유속 범위를 유지할 수 있는 효과를 갖는다. 또한, 본 발명의 일실시예 따르면, 유동단면적을 변화시키는 조절부재를 구동하는 구동부가, 유입공기량의 변화에 따라 흡입유량을 조절하여 연소로의 압력을 조절하는 유인송풍기의 댐퍼 또는 인버터와 연계되어, 자동조절할 수 있도록 하여 수평연결부 내의 유속을 설정된 범위로 일정하게 유지하여 고체입자의 정체를 감소시킬 수 있는 효과를 갖는다. 그리고, 본 발명의 일실시예에 따르면, 유속조절유닛이 설치된 주위 온도가 800 도 이상의 고온이므로 조절부재가 고온에 견딜 수 있도록 하우징 내부에 냉각매체를 순환시켜 냉각시킬 수 있는 장점이 있다. 한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다. 도 1은 통상의 순환유동층 보일러의 구성도, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유속조절유닛을 갖는 순환유동층 보일러의 구성도, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유속조절유닛을 갖는 순환유동층 보일러의 세부 구성도, [규칙 제91조에 의한 정정 08.05.2018] [규칙 제91조에 의한 정정 08.05.2018] [규칙 제91조에 의한 정정 08.05.2018] [규칙 제91조에 의한 정정 08.05.2018] [규칙 제91조에 의한 정정 08.05.2018] [규칙 제91조에 의한 정정 08.05.2018] 본 발명의 일실시예에 따른 순환 유동층 보일러(200)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 연소용 공기를 주입하는 압입송풍기(10), 유동층연소로(20), 싸이클론(40), 포집고제를 유동층연소로(20)로 재순환시키는 루프실(41), 재순환관(23), 루프실(41)의 유동화를 위한 공기공급수단(42), 수관 및 스팀관 등으로 구성된 열교환기(51)로 열을 회수하는 대류전열부(50), 유동층연소로(20)의 압력을 일정하게 유지하기 위한 유입송풍기 등으로 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 순환 유동층보일러(200)는 앞서 언급한 배경기술에서 설명한 문제점을 해결하기 위하여, 연소 배가스를 생성하는 유동층연소로(20)에서 토출되는 연소 배가스와 고체입자를 싸이클론(40)으로 유입시키는 수평연결부(30)에 구비되는 유속조절유닛(100)을 포함하여 구성되게 된다. 이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 유속조절유닛(100)의 구성, 기능 및 작동방법에 대해 보다 상세하게 설명하도록 한다. [규칙 제91조에 의한 정정 08.05.2018] 이러한 경사부재(31)는, 중심단을 기준으로 상기 유동층연소로(20) 측으로 경사진 일측경사면(32)과, 상기 중심단을 기준으로 상기 싸이클론(40) 측으로 경사진 타측경사면(33)을 구비하고 있다. 또한, 유속조절유닉은, 나이프 형태의 조절부재(140)의 상부 측이 내부에 장착되도록 수평연결부(30) 상부 외면 일측에 구비되는 하우징(110)과, 상기 조절부재(140)를 구동시키는 구동부(120)를 포함하여 구성된다. 이러한 구동부(120)는 유압실린더로 구성됨이 바람직하다. 따라서, 구동부(120)에 의해, 조절부재(140)는 수평연결부(30) 내부공간에서 상하로 이동되므로, 수평연결부(30)의 유동단면적을 변화시킬 수 있게 된다. 따라서, 이러한 조절부재(140)의 이동으로 수평연결부(30) 내의 연소배가스와, 고체입자의 유속을 설정된 속도로 유지시킬 수 있게 된다. 또한, 하우징(110)과 상기 수평연결부(30) 사이에 구비되어 수평연결부(30)와 하우징(110) 사이의 수밀을 유지하는 패킹부재(111)를 포함할 수 있다. 그리고, 온도센서(130)를 포함하여, 수평연결부(30) 일측의 온도를 실시간으로 측정할 수 있다. 또한, 주위온도가 800도 이상의 고온이 되므로, 조절부재(140)와 수평연결부(30)를 냉각시키기 위해 하우징(110) 내로 냉각매체(151)를 공급, 순환시키는 냉각수단(150)을 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 수평연결부(30)는 내화용 단열재(34)로 구성됨이 바람직하다. 그리고, 제어부(210)는 수평연결부(30)를 유동하는 연소배가스의 유속이 설정된 범위가 되도록 구동부(120)를 제어하고, 온도센서(130)에서 측정된 온도값을 기반으로 상기 냉각수간을 제어하게 된다. 따라서 수평연결부(30) 상부 외면 일측에 구비되는 하우징(110) 내에 장착된 조절부재(140)가 구동부(120)에 의해 작동되어, 수평연결부(30) 내의 유동 단면적을 변화시켜 수평연결부(30)를 유동하는 연소배가스와 고체입자의 유속이 설정된 범위로 유지되도록 조절하게 된다. 즉, 수평연결부(30) 내의 유속을 유속측정부(160)가 실시간으로 측정하고, 이를 기반으로 제어부(210)는 유속조절유닛(100)의 구동부(120)를 구동하여 유동단면적을 변화시켜 항상 설정된 유속값, 범위가 되도록 제어한다. 설정된 유속보다 빠른 경우, 구동부(120)는 조절부재(140)를 상부측으로 이동하여 유동단면적을 넓히고, 현재 유속이 설정된 유속보다 느린 경우, 조절부재(140)는 하부측으로 이동하여 유동단면적을 감소시켜 설정된 유속이 유지되도록 조절한다. 또한, 수평연결부(30)의 하단 내부면에 구비된 경사부재(31)에 의해 수평연결부(30)에 잔존하는 고체입자를 유동층연소로(20) 또는 상기 싸이클론(40)으로 배출시킬 수 있게 된다. 그리고, 온도센서(130)가 수평연결부(30) 일측의 온도를 실시간으로 측정하고, 냉각수단(150)에 의해 하우징(110) 내로 냉각매체(151)를 공급, 순환시켜 조절부재(140)와 수평연결부(30)를 냉각시키게 된다. 이하에서는 앞서 언급한 유동조절유닛(100)을 갖는 본 발명의 일실시예에 따른 순환유동층 보일러(200)의 구성과, 작동방법에 대해 보다 상세하게 설명하도록 한다. [규칙 제91조에 의한 정정 08.05.2018] [규칙 제91조에 의한 정정 08.05.2018] 유동층연소로(20)는 연료공급수단(21)에 의해 공급되는 연료를 유동매체인 고체입자와 공기와 혼합 연소시키고, 생성된 연소 배가스와 고체입자를 수평연결부(30)로 배기시키게 된다. 또한, 이러한 유동층연소로(20) 내의 압력을 실시간으로 측정하는 압력센서(24)가 구비될 수 있다. [규칙 제91조에 의한 정정 08.05.2018] 또한, 제1압입송풍기(11)에서 공급되는 공기 일부는 대류전열부(50)를 통과하면서 예열되어 유동층연소로(20)의 기체분산판(22) 상부측으로 공급되게 된다. 즉, 제1압입송풍기(11)의 제1공기공급관(12)을 통해 토출된 공기 일부는 대류전열부(50)유입관(14)을 통해 대류전열부(50)를 통과하여 예열되어 연결관(15)을 통해 제1공기공급관(12)에 합류되면서 나머지 공기와 함께 유동층연소로(20)로 공급되게 된다. 그리고, 제1공기공급관(12) 일측에 구비된 유입량측정부(17)는 유동층연소로(20)로 유입되는 공기량을 측정한다. 따라서 제1공기공급관(12) 일측에 구비된 제1조절밸브(13)와, 연결관(15) 일측에 구비된 제2조절밸브(16)에 의해 대류전열부(50)를 통과하는 공기의 유량을 조절하여 예열된 공기의 온도을 제어하여 유동층연소로(20)로 공기가 공급될 수 있다. 그리고, 싸이클론(40)은 수평연결부(30)와 연결되어 유동층연소로(20)에서 배출된 고체입자와 연소배가스를 분리시키게 된다 분리된 연소배가스는 상부측 제1배기관(43)으로 토출되며 고체입자는 하부측의 루프실(41)을 거쳐 재순환관(23)을 통해 유동층연소로(20)로 재순환된다. 그리고, 앞서 언급한 바와 같이, 수평연결부(30)에 유속조절유닛(100)이 구비되어, 유속조절유닛(100)에 의해 싸이클론(40)으로 유입되는 고체입자와 연소배가스의 유속이 설정된 범위로 항상 유지되도록 한다. 후에 설명하는 바와 같이, 유입공기량의 변화에 따른 흡입유량을 조절하여 유동층연소로(20)의 압력을 조절하는 유인송풍기(70)의 댐퍼 또는 인버터와 유속조절유닛(100)이 구동부(120)를 연계하여 수평연결부(30)의 유속을 일정하게 한다. 즉, 흡입유량이 설정된 값보다 큰 경우 구동부(120)가 조절부재(140)를 상부측으로 이동시켜 유동단면적을 넓히고, 흡입유량이 설정된 값보다 작은 경우 구동부(120)는 조절부재(140)를 하부측으로 이동시켜 유동단면적을 감소시켜 설정된 유속을 유지하도록 제어하게 된다. 또한, 싸이클론(40)에서 분리된 고체입자는 루프실(41)을 거쳐 재순환관(23)을 통해 유동층연소로(20)로 순환되게된다. 이때 루프실(41)의 유동화를 위한 공기공급수단(42)을 포함학 된다. 그리고, 싸이클론(40)에 연결되어 분리된 연소배가스를 배기시키는 제1배기관(43)과, 제1배기관(43)과 연결되어 연소배가스의 열을 회수하는 대류 전열부(50)와, 대류전열부(50)에서 열이 회수된 연소배가스가 토출되는 제2배기관(52)과, 제2배기관(52) 일측에 구비되어, 상기 연소 배가스의 유동흐름을 생성하는 유인송풍기(70)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 제2배기관(52) 일측에는 백필터(60)가 포함되어 구성될 수도 있다. 그리고, 제어부(210)는 유인송풍기(70)를 제어하여 유동층연소로(20)의 유입공기량의 변화에 따라 흡입유량을 조절하여 유동층연소로(20)의 압력을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(210)는, 흡입유량이 증가하는 경우 상기 유속조절유닛(100)의 구동부(120)에 의해 조절부재(140)를 이동시켜 유동단면적을 증가시키고, 흡입유량이 감소하는 경우 상기 유속조절유닛(100)의 구동부(120)에 의해 조절부재(140)를 이동시켜 유동단면적을 감소시켜, 상기 수평연결부(30) 내의 연소배가스, 고체입자의 유속이 설정된 범위로 유지되도록 제어하게 된다. [규칙 제91조에 의한 정정 08.05.2018] 먼저, 연료공급수단(21)에 의해 연료저장조에 저장된 연료가 유동층연소로(20)로 공급되고(S1), 압입송풍기(10)에 의해 유동층연소로(20)로 공기가 유입되어, 연료가 고체입자 및 공기와 혼합 연소되고, 수평연결부(30)로 연소 배가스와 고체입자가 배출되게 된다(S2). 그리고, 수평연결부(30)에 구비된 앞서 언급한 본 발명의 일실시예에 따른 유속조절유닛(100)에 의해 유속이 조절되어(S3), 연소 배가스와 고체입자가 싸이클론(40)으로 유입되고(S4), 싸이클론(40)에 의해 연소 배가스와 상기 고체입자가 분리되게 된다(S4). 그리고, 분리된 고체입자는 싸이클론(40) 하단의 루프실(41)과, 재순환관(23)을 통해 유동층연소로(20)로 순환되고(S6), 연소 배가스는 제1배기관(43)을 통해 대류전열부(50)로 유입되게 된다(S5). 그리고, 대류 전열부(50)의 수관, 스팀관 등으로 구성된 열교환기(51) 내을 유동하는 유체가, 제1배기관(43)을 통해 유입된 연소배가스의 열을 흡수하여 가열되게 된다(S6). 그리고, 대류전열부(50)에서 열이 회수된 연소배가스는 제2배기관(52)을 통해 토출되어(S7), 백필터(60)를 거쳐 굴뚝(80)을 통해 배출되게 된다. 이때 제2배기관(52) 일측에 구비된 유인송풍기(70)에 의해 연소 배가스의 유동흐름을 생성하고, 제2배기관(52) 일측에 구비되는 흡입량측정부(71)는 흡입유량을 측정할 수 있으며, 제어부(210)는 유인송풍기(70)를 제어하여 유동층연소로(20)의 유입공기량의 변화에 따라 흡입유량을 조절하게 된다. 제어부(210)는 흡입유량이 증가하는 경우 유속조절유닛(100)의 구동부(120)에 의해 조절부재(140)를 이동시켜 유동단면적을 증가시키고, 상흡입유량이 감소하는 경우 유속조절유닛(100)의 구동부(120)에 의해 조절부재(140)를 이동시켜 유동단면적을 감소시켜, 수평연결부(30) 내의 연소배가스, 고체입자의 유속이 설정된 범위로 유지되도록 한다. 또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다. The present invention relates to a flow rate control unit and control method for controlling a solid flow between a fluidized bed furnace and a cyclone, and a circulating fluidized bed boiler including the flow rate control unit and an operating method therefor. More specifically, the present invention relates to a flow rate control unit disposed in a horizontal connection part, through which solid particles and a combustion flue gas discharged from a fluidized bed furnace generating combustion flue gas are introduced into a cyclone, to control a solid flow between the fluidized bed furnace and the cyclone, the flow rate control unit comprising: a slope member disposed on a lower inner surface of the horizontal connection part to discharge residual solid particles into the fluidized bed furnace or the cyclone; and a control member for changing the flow cross sectional area of the horizontal connection part. 연소 배가스를 생성하는 유동층연소로에서 토출되는 연소 배가스와 고체입자를 싸이클론으로 유입시키는 수평연결부에 구비되는 유속조절유닛에 있어서, 상기 수평연결부의 하단 내부면에 구비되어 잔존하는 고체입자를 상기 유동층연소로 또는 상기 싸이클론으로 배출시키는 경사부재; 및 상기 수평연결부의 유동 단면적을 변화시키는 조절부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동층연소로와 싸이클론 사이의 고체흐름을 조절하는 유속조절유닛. 제 1항에 있어서, 상기 경사부재는, 중심단을 기준으로 상기 유동층연소로 측으로 경사진 일측경사면과, 상기 중심단을 기준으로 상기 싸이클론 측으로 경사진 타측경사면을 갖는 것을 특징으로 하는 유동층연소로와 싸이클론 사이의 고체흐름을 조절하는 유속조절유닛. 제 2항에 있어서, 상기 조절부재의 상부 측이 내부에 장착되도록 상기 수평연결부 상부 외면 일측에 구비되는 하우징과, 상기 조절부재를 구동시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동층연소로와 싸이클론 사이의 고체흐름을 조절하는 유속조절유닛. 제 3항에 있어서, 상기 구동부는 유압실린더로 구성되는 것을 특징으로 하는 유동층연소로와 싸이클론 사이의 고체흐름을 조절하는 유속조절유닛. 제 3항에 있어서, 상기 하우징과 상기 수평연결부 사이에 구비되는 패킹부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유동층연소로와 싸이클론 사이의 고체흐름을 조절하는 유속조절유닛. 제 4항에 있어서, 상기 수평연결부 일측의 온도를 실시간으로 측정하는 온도센서; 및 상기 조절부재와 상기 수평연결부를 냉각시키기 위해 상기 하우징 내로 냉각매체를 공급, 순환시키는 냉각수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유동층연소로와 싸이클론 사이의 고체흐름을 조절하는 유속조절유닛. 제 6항에 있어서, 상기 수평연결부는 내화용 단열재로 구성되는 것을 특징으로 하는 유동층연소로와 싸이클론 사이의 고체흐름을 조절하는 유속조절유닛. 제 6항에 있어서, 상기 수평연결부를 유동하는 연소배가스의 유속이 설정된 범위가 되도록 상기 구동부를 제어하고, 상기 온도센서에서 측정된 온도값을 기반으로 상기 냉각수간을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유동층연소로와 싸이클론 사이의 고체흐름을 조절하는 유속조절유닛. 유동층연소로에서 토출되는 연소 배가스를 싸이클론으로 유입시키는 수평연결부에 구비되는 유속조절유닛을 통해, 고체의 흐름을 조절하는 방법에 있어서, 상기 수평연결부 상부 외면 일측에 구비되는 하우징 내에 장착된 조절부재가 구동부에 의해 작동되어, 상기 수평연결부의 유동 단면적을 변화시켜 상기 수평연결부를 유동하는 연소배가스의 유속을 조절하는 단계를 포함하고, 상기 수평연결부의 하단 내부면에 구비된 경사부재에 의해 상기 수평연결부에 잔존하는 고체입자를 상기 유동층연소로 또는 상기 싸이클론으로 배출시키는 것을 특징으로 하는 유동층연소로와 싸이클론 사이에 구비된 유속조절유닛을 이용한 고체흐름 조절방법. 제 9항에 있어서, 온도센서가 수평연결부 일측의 온도를 실시간으로 측정하고, 냉각수단에 의해 상기 하우징 내로 냉각매체를 공급, 순환시켜 상기 조절부재와 상기 수평연결부를 냉각시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유동층연소로와 싸이클론 사이에 구비된 유속조절유닛을 이용한 고체흐름 조절방법. 순환유동층 보일러에 있어서, 연료를 유동매체인 고체입자와 공기와 혼합 연소시키고, 생성된 연소 배가스와 고체입자를 수평연결부로 배기시키는 유동층연소로; 연료저장조 내의 상기 연료를 상기 유동층연소로로 공급하는 연료공급수단; 상기 수평연결부와 연결되어 상기 고체입자와 상기 연소배가스를 분리시키는 싸이클론; 상기 수평연결부에 구비되는 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 따른 유속조절유닛; 상기 싸이클론에서 분리된 고체입자를 상기 유동층연소로로 순환시키는 재순환관; 상기 싸이클론에 연결되어 분리된 연소배가스를 배기시키는 제1배기관; 상기 제1배기관과 연결되어 상기 연소배가스의 열을 회수하는 대류 전열부; 상기 대류전열부에서 열이 회수된 연소배가스가 토출되는 제2배기관; 상기 유동층연소로로 공기를 공급하는 압입송풍기; 및 상기 제2배기관 일측에 구비되어, 상기 연소 배가스의 유동흐름을 생성하는 유인송풍기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체흐름을 조절하는 유속조절유닛을 갖는 순환유동층 보일러. 제 11항에 있어서, 상기 유인송풍기를 제어하여 상기 유동층연소로의 유입공기량의 변화에 따라 흡입유량을 조절하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체흐름을 조절하는 유속조절유닛을 갖는 순환유동층 보일러. 제 12항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 흡입유량이 증가하는 경우 상기 유속조절유닛의 구동부에 의해 조절부재를 이동시켜 유동단면적을 증가시키고, 상기 흡입유량이 감소하는 경우 상기 유속조절유닛의 구동부에 의해 조절부재를 이동시켜 유동단면적을 감소시켜, 상기 수평연결부 내의 연소배가스, 고체입자의 유속이 설정된 범위로 유지되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 고체흐름을 조절하는 유속조절유닛을 갖는 순환유동층 보일러. 제 13항에 있어서, 상기 압입송풍기에서 공급되는 공기는 상기 대류전열부에 의해 예열되어 상기 유동층연소로에 공급되고, 상기 재순환관 일측에 루프실이 구비되며 상기 루프실 내를 유동화시키도록 공기를 유입시키는 공기공급수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체흐름을 조절하는 유속조절유닛을 갖는 순환유동층 보일러. 순환 유동층보일러의 작동방법에 있어서, 연료공급수단에 의해 연료저장조에 저장된 연료가 유동층연소로로 공급되는 단계; 상기 유동층연소로에서, 연료가 고체입자 및 공기와 혼합 연소되고, 수평연결부로 연소 배가스와 고체입자가 배출되는 단계; 상기 수평연결부에 구비된 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 따른 유속조절유닛에 의해 유속이 조절되어, 상기 연소 배가스와 고체입자가 싸이클론으로 유입되고, 상기 싸이클론에 의해 상기 연소 배가스와 상기 고체입자가 분리되는 단계; 상기 고체입자는 재순환관을 통해 상기 유동층연소로로 순환되고, 상기 연소 배가스는 제1배기관을 통해 대류전열부로 유입되는 단계; 대류 전열부에서 상기 제1배기관을 통해 유입된 상기 연소배가스의 열을 회수하는 단계; 및 상기 대류전열부에서 열이 회수된 연소배가스가 제2배기관을 통해 토출되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체흐름을 조절하는 유속조절유닛을 갖는 순환유동층 보일러의 작동방법. 제 15항에 있어서, 압입송풍기가 상기 유동층연소로로 공기를 공급하고, 상기 제2배기관 일측에 구비된 유인송풍기에 의해 상기 연소 배가스의 유동흐름을 생성하고, 제어부가 상기 유인송풍기를 제어하여 상기 유동층연소로의 유입공기량의 변화에 따라 흡입유량을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체흐름을 조절하는 유속조절유닛을 갖는 순환유동층 보일러의 작동방법. 제 16항에 있어서, 상기 제어부가 상기 흡입유량이 증가하는 경우 상기 유속조절유닛의 구동부에 의해 조절부재를 이동시켜 유동단면적을 증가시키고, 상기 흡입유량이 감소하는 경우 상기 유속조절유닛의 구동부에 의해 조절부재를 이동시켜 유동단면적을 감소시켜, 상기 수평연결부 내의 연소배가스, 고체입자의 유속이 설정된 범위로 유지되도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체흐름을 조절하는 유속조절유닛을 갖는 순환유동층 보일러의 작동방법.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 유동조절유닛의 단면도,
도 6는 본 발명의 일실시예에 따른 유동조절유닛의 제어부의 신호흐름을 나타낸 블록도,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 연소배가스, 고체입자의 흐름을 나타낸 유속조절유닛을 갖는 순환유동층 보일러의 세부 구성도
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 유속조절유닛을 갖는 순환유동층 보일러의 작동방법 흐름도,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 제어부의 신호흐름을 나타낸 흐름도를 도시한 것이다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 유동층연소로(20)와 싸이클론(40) 사이의 고체흐름을 조절하는 유속조절유닛(100) 및, 그 유속조절유닛(100)을 갖는 순환유동층 보일러(200)의 구성 및 기능에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유속조절유닛(100)을 갖는 순환유동층 보일러(200)의 구성도를 도시한 것이다. 그리고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유속조절유닛(100)을 갖는 순환유동층 보일러(200)의 세부 구성도를 도시한 것이다. 또한, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 유동조절유닛(100)의 단면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 유동조절유닛(100)의 제어부(210)의 신호흐름을 나타낸 블록도를 도시한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 유속조절유닛(100)은 도 2, 도 3, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 수평연결부(30)의 하단 내부면에 구비되어 잔존하는 고체입자를 상기 유동층연소로(20) 또는 상기 싸이클론(40)으로 배출시키는 경사부재(31), 및 수평연결부(30)의 유동 단면적을 변화시키는 조절부재(140) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 연소배가스, 고체입자의 흐름을 나타낸 유속조절유닛(100)을 갖는 순환유동층 보일러(200)의 세부 구성도를 도시한 것이다.
순환유동층 보일러(200)는 도 7에 도시된 바와 같이, 압입송풍기(10), 유동층연소로(20), 수평연결부(30), 유속조절유닛(100), 싸이클론(40), 루프실(41), 재순환관(23), 공기공급수단(42), 제1배기관(43), 대류전열부(50), 제2배기관(52), 백필터(60), 유입송풍기, 굴뚝(80), 제어부(210) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
압입송풍기(10)는 유동층연소로(20)로 공기를 공급하기 위한 것으로 도 7에 도시된 바와 같이, 제1압입송풍기(11)과 제2압입송풍기(18)로 구성될 수 있다. 제2압입송풍기(18)에 의해 공급되는 공기는 도 7에 도시된 바와 같이, 제2공기공급관(19)을 통해 유동층연소로(20) 내부 하단의 기체분산판(22)의 하부측으로 공급되게 됨을 알 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 유속조절유닛(100)을 갖는 순환유동층 보일러(200)의 작동방법 흐름도를 도시한 것이다. 또한, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 제어부(210)의 신호흐름을 나타낸 흐름도를 도시한 것이다.
