KR102051101B1 - Variable heat exchanger of circulating fluid bed boiler - Google Patents
Variable heat exchanger of circulating fluid bed boiler Download PDFInfo
- Publication number
- KR102051101B1 KR102051101B1 KR1020130085537A KR20130085537A KR102051101B1 KR 102051101 B1 KR102051101 B1 KR 102051101B1 KR 1020130085537 A KR1020130085537 A KR 1020130085537A KR 20130085537 A KR20130085537 A KR 20130085537A KR 102051101 B1 KR102051101 B1 KR 102051101B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- heat exchanger
- superheater
- evaporator
- variable
- heat absorption
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 109
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 33
- 238000010248 power generation Methods 0.000 abstract description 5
- 239000008400 supply water Substances 0.000 abstract description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 14
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 238000013461 design Methods 0.000 description 10
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 8
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 3
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
- F23C10/18—Details; Accessories
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B31/00—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements or dispositions of combustion apparatus
- F22B31/0007—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements or dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed
- F22B31/0069—Systems therefor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
- F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
- F22B37/22—Drums; Headers; Accessories therefor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
- F23C2900/10008—Special arrangements of return flow seal valve in fluidized bed combustors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
Abstract
본 발명의 일 실시예는 유동층 보일러의 가변 열교환 장치에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 운전 부하나 운전 조건 변화에 따라 열배분 부하가 변경되었을 때, 상황에 맞게 각 열교환기별 열전달 면적을 변경할 수 있어, 보다 안정적이고 고효율의 발전 사이클을 구현할 수 있는 유동층 보일러의 가변 열교환 장치를 제공하는 데 있다.
이를 위해 본 발명은 유동층 보일러에 있어서, 증발기 또는 과열기로 동작하는 가변 열교환기를 포함하는 유동층 보일러의 가변 열교환 장치를 개시한다. 일례로, 본 발명은 가변 열교환기에 물을 공급하는 증발기 입구 헤더; 가변 열교환기에 증기를 공급하는 과열기 입구 헤더; 및 증발기 열흡수량 및 과열기 열흡수량에 따라, 증발기 입구 헤더로부터의 물이 가변 열교환기에 공급되도록 하거나, 또는 과열기 입구 헤더로부터의 증기가 가변 열교환기에 공급되도록 하는 밸브를 더 포함하는 유동층 보일러의 가변 열교환 장치를 개시한다.One embodiment of the present invention relates to a variable heat exchanger of a fluidized bed boiler, the technical problem to be solved is to change the heat transfer area of each heat exchanger according to the situation when the heat distribution load is changed according to the change in operating load or operating conditions. Therefore, to provide a variable heat exchanger of a fluidized bed boiler that can implement a more stable and high efficiency power generation cycle.
To this end, the present invention discloses a variable heat exchanger for a fluidized bed boiler including a variable heat exchanger operating as an evaporator or a superheater. In one example, the present invention includes an evaporator inlet header for supplying water to a variable heat exchanger; A superheater inlet header for supplying steam to the variable heat exchanger; And a valve to supply water from the evaporator inlet header to the variable heat exchanger or to supply steam from the superheater inlet header to the variable heat exchanger according to the evaporator heat absorption amount and the superheater heat absorption amount. To start.
Description
본 발명의 일 실시예는 유동층 보일러의 가변 열교환 장치에 관한 것이다.One embodiment of the present invention relates to a variable heat exchanger of a fluidized bed boiler.
순환 유동층 보일러는, 높은 온도(1,300℃ 이상)의 배가스 복사 및 대류로 열을 흡수하는 열교환기를 가진 미분탄 보일러와 달리, 배가스의 복사, 대류 뿐만 아니라 층물질에 의해 열전달을 받는 열교환기를 포함한다. 또한, 순환 유동층 보일러는, 화염을 형성하는 미분탄 보일러와 달리, 화염없이 약 800~900℃로 연료를 연소하며, 배가스 온도도 약 800~900℃ 사이로 배가스를 백패스로 전달한다. 따라서, 순환 유동층 보일러는 연료의 연소에서 발생한 열을 연소로 내의 열교환기와 외부 열교환기를 이용하여 열을 흡수하도록 하는 열 분배 구성을 갖는다. A circulating fluidized bed boiler, unlike a pulverized coal boiler having a heat exchanger that absorbs heat by exhaust gas radiation and convection at high temperatures (above 1,300 ° C.), includes a heat exchanger that receives heat transfer by layer material as well as radiation and convection of exhaust gas. In addition, the circulating fluidized bed boiler, unlike the pulverized coal boiler forming a flame, burns fuel at about 800 to 900 ° C without a flame, and transfers the exhaust gas to the backpass at a temperature of about 800 to 900 ° C. Accordingly, the circulating fluidized bed boiler has a heat distribution configuration for absorbing heat generated from combustion of fuel by using a heat exchanger in the furnace and an external heat exchanger.
이를 위해 순환 유동층 보일러는 미분탄 보일러에서도 사용하는 연소로 벽면에 있는 수냉벽(증발기) 뿐만 아니라 윙월(wingwall, 증발기, 과열기 등) 및 외부 열교환기를 포함한다. 외부 열교환기는 유동층 보일러 제작사마다 상이한 형태로 제작되며, 알스톰(Alstome)사는 사이클론에서 포집된 층물질을 ACV(automatic control valve)를 이용하여 그 중 일부를 외부 열교환기(FBHE : Fluidized Bed Heat Exchanger)를 거쳐 열전달하도록 구성하였으며, 포스트휠러(Fosterwheeler)사에서는 사이클론에서 포집된 층물질 전부와 연소로 내의 층물질 일부를 열교환할 수 있는 인트렉스(Intrex)라는 외부 열교환기를 채택하고 있다.To this end, circulating fluidized bed boilers include wing walls (evaporators, superheaters, etc.) and external heat exchangers, as well as water cooling walls (evaporators) on the furnace walls used in pulverized coal boilers. External heat exchangers are manufactured in different forms for each fluidized bed boiler manufacturer, and Alstome uses a fluidized bed heat exchanger (FBHE) to collect some of the layer material collected from the cyclone using an automatic control valve (ACV). It is configured to transfer heat, and Fosterwheeler employs an external heat exchanger called Intrex that can heat exchange all of the layer material collected in the cyclone and part of the layer material in the furnace.
이러한 외부 열교환기는 기포 유동층 형태로 운전이 되어 일정한 열전달계수(약 400W/m2K)를 가져 부하(load)와 상관없이 원하는 열흡수량을 가질 수 있다. 그러나, 순환 유동층 보일러가 대용량화될수록, 외부 열교환기로는 흡수해야 할 열을 다 감당하지 못하며, 이 때문에 윙월 형태의 연소로 내 열교환기를 도입하고 있는 실정이다. 윙월의 경우, 열전달계수는 연소로 내의 열교환기 설치 위치에서의 층물질 농도(suspension density) 및 배가스 온도에 비례하여 변화하기 때문에 운전 부하(load)에 비례하여 열흡수량이 변화한다. 이 때문에 연소로 내 윙월 형태의 증발기 및 과열기를 보유하고 있는 순환 유동층 보일러의 경우, 운전 부하에 따라 수냉벽(증발기) 및 윙월(증발기, 과열기 등)의 열전달계수가 바뀌기 때문에 부하 조정 시 열배분 부하를 맞추지 못하여 정격 출력을 낼 수 없거나 과도한 과열 저감용 스프레이(spray)가 주입되어 보일러 효율이 낮아지게 되는 문제가 있다. 또한 설계시 충분히 위 사항을 고려하여 윙월을 설계하였다 하더라도 설계 연료와 상이한 연료를 사용하거나 층물질 입자들의 입도가 변경되었을 경우, 연소로 내 수력학적 특성이 변하게 되어 층물질 분포 및 농도가 바뀌어 윙월에서 원하는 열흡수량을 얻지 못하는 경우도 많다.The external heat exchanger is operated in the form of a bubble fluidized bed to have a constant heat transfer coefficient (about 400 W / m 2 K) to have a desired heat absorption amount regardless of the load. However, as the circulating fluidized bed boiler increases in capacity, the external heat exchanger cannot handle all of the heat to be absorbed, and thus, the heat exchanger in the combustion furnace of the wing wall is introduced. In the case of wingwalls, the heat transfer coefficient changes in proportion to the operating load, since the heat transfer coefficient changes in proportion to the concentration density and the exhaust gas temperature at the heat exchanger installation location in the furnace. For this reason, in the case of a circulating fluidized bed boiler having a wing wall type evaporator and a superheater in the combustion furnace, the heat transfer coefficient of the water cooling wall (evaporator) and the wing wall (evaporator, superheater, etc.) changes depending on the operating load. There is a problem that can not meet the rated output power can not meet or excessive spray overheating spray (spray) is lowered boiler efficiency. In addition, even if the wingwall is designed in consideration of the above, the hydraulic characteristics in the combustion furnace are changed when the fuel is different from the design fuel or the particle size of the layer material is changed. In many cases, the desired amount of heat absorption is not achieved.
순환 유동층 연소로 내의 열교환기 중 윙월의 열전달계수(hwingwall)에 대한 문헌은 많지 않으며, 대표적인 문헌 값은 아래 수학식 1과 같다.There is not much literature on the heat transfer coefficient (h wingwall ) of the wing wall among heat exchangers in a circulating fluidized bed combustor, and representative literature values are given by
[수학식 1][Equation 1]
여기서, ρavg는 윙월 열교환기가 있는 위치의 층물질 입자의 평균 농도(kg/m3)를 의미하며, Tg 역시 윙월 열교환기가 있는 위치의 평균 온도를 의미한다.Here, ρ avg means the average concentration of the layer material particles (kg / m 3 ) at the position of the wing wall heat exchanger, T g This also means the average temperature at which the wing wall heat exchanger is located.
또한 순환 유동층 연소로 내의 수냉벽(증발기) 역시 마찬가지 이유로 운전 부하에 따라 열전달 특성이 달라진다. 순환 유동층 연소로 내의 수냉벽(증발기)의 열전달계수(Hwaterwall)에 대한 경험식들은 상당히 많으며, 그 중 대표적인 문헌값은 아래 수학식 2와 같다.In addition, the water-cooled wall (evaporator) in the circulating fluidized bed combustor also has different heat transfer characteristics depending on the operating load. There are many empirical equations for the heat transfer coefficient (H waterwall ) of a water cooling wall (evaporator) in a circulating fluidized bed combustor.
[수학식 2][Equation 2]
위 두 식을 통해 윙월(wingwall)과 수냉벽의 열전달계수는 각각 층물질 입자 평균 농도 및 평균 온도에 비례함을 알 수 있다. 하지만 실제 순환 유동층 보일러의 경우, 증발기와 과열기의 부하별 필요 열흡수량은 서로 반비례 관계에 있다.Through the above two equations, it can be seen that the heat transfer coefficients of the wingwall and the water cooling wall are proportional to the average concentration and average temperature of the layer material particles, respectively. However, in the case of a real circulating fluidized bed boiler, the amount of heat absorption required for each load of the evaporator and the superheater is inversely related.
또한, 종래의 순환 유동층 보일러는 운전 부하에 따라 수냉벽(증발기) 및 윙월(증발기, 과열기 등)의 열전달계수가 바뀌기 때문에 부하 조정 시 열배분 부하를 맞추지 못하여 정격 출력을 낼 수 없거나 과도한 과열 저감용 스프레이가 주입되어 보일러 효율이 낮아지게 되는 단점이 있다. 또한 설계시 충분히 위 사항을 고려하여 윙월을 설계하였다 하더라도 설계 연료와 상이한 연료를 사용하거나 층물질 입자들의 입도가 변경되었을 경우, 연소로 내 수력학적 특징이 변하게 되어 층물질 분포 및 농도가 바뀌어 윙월에서 원하는 열흡수량을 얻지 못하는 경우가 많다.In addition, since the heat transfer coefficients of the water cooling wall (evaporator) and the wing wall (evaporator, superheater, etc.) change according to the operating load, the conventional circulating fluidized bed boiler cannot meet the heat distribution load during load adjustment and cannot produce rated output or reduce excessive overheating. There is a disadvantage that the spray is injected to lower the boiler efficiency. In addition, even if the wingwall is designed in consideration of the above, the hydraulic characteristics in the combustion furnace change when the fuel is different from the design fuel or when the particle size of the layer material is changed, so that the distribution and concentration of the layer material change. Often the desired heat absorption is not achieved.
본 발명의 일 실시예는 윙월 열교환기를 사용할 수 밖에 없는 대용량 순환 유동층 보일러에서 부하 변동에 따른 열배분 부하를 조절할 수 있는 유동층 보일러의 가변 열교환 장치를 제공한다.One embodiment of the present invention provides a variable heat exchanger of a fluidized bed boiler that can adjust the heat distribution load according to the load change in the large-capacity circulating fluidized bed boiler that can not only use the wing wall heat exchanger.
본 발명의 일 실시예는 운전 부하나 운전 조건 변화에 따라 열배분 부하가 변경되었을 때, 상황에 맞게 각 열교환기별 열전달 면적을 변경할 수 있어, 보다 안정적이고 고효율의 발전 사이클을 구성할 수 있는 유동층 보일러의 가변 열교환 장치를 제공한다.An embodiment of the present invention is a fluidized bed boiler that can change the heat transfer area of each heat exchanger according to the situation, when the heat distribution load is changed according to the change in operating load or operating conditions, thereby constituting a more stable and highly efficient power generation cycle It provides a variable heat exchanger device.
삭제delete
본 발명은 유동층 보일러에 있어서, 증발기 또는 과열기로 동작하는 가변 열교환기를 포함하되, 상기 가변 열교환기에 물을 공급하는 증발기 입구 헤더; 상기 가변 열교환기에 증기를 공급하는 과열기 입구 헤더; 및 증발기 열흡수량 및 과열기 열흡수량에 따라, 상기 증발기 입구 헤더로부터의 물이 상기 가변 열교환기에 공급되도록 하거나, 또는 상기 과열기 입구 헤더로부터의 증기가 상기 가변 열교환기에 공급되도록 하는 밸브를 더 포함함을 특징으로 한다.The present invention provides a fluidized bed boiler comprising: a variable heat exchanger operating as an evaporator or a superheater, the evaporator inlet header supplying water to the variable heat exchanger; A superheater inlet header for supplying steam to the variable heat exchanger; And a valve for supplying water from the evaporator inlet header to the variable heat exchanger, or for allowing steam from the superheater inlet header to be supplied to the variable heat exchanger, in accordance with the evaporator heat uptake and superheater heat uptake. It is done.
상기 증발기 열흡수량이 미리 정해진 기준 증발기 열흡수량보다 크고, 상기 과열기 열흡수량이 미리 정해진 기준 과열기 열흡수량보다 작은 경우, 상기 밸브에 의해 상기 과열기 입구 헤더로부터의 증기가 상기 가변 열교환기에 공급되도록 하여, 상기 가변 열교환기가 과열기로 동작하도록 한다.When the evaporator heat absorption amount is greater than a predetermined reference evaporator heat absorption amount and the superheater heat absorption amount is smaller than a predetermined reference superheater heat absorption amount, steam from the superheater inlet header is supplied to the variable heat exchanger by the valve. Allow the variable heat exchanger to operate as a superheater.
상기 증발기 열흡수량이 미리 정해진 기준 증발기 열흡수량보다 작고, 상기 과열기 열흡수량이 미리 정해진 기준 과열기 열흡수량보다 큰 경우, 상기 밸브에 의해 상기 증발기 입구 헤더로부터의 물이 상기 가변 열교환기에 공급되도록 하여, 상기 가변 열교환기가 증발기로 동작하도록 한다.When the evaporator heat absorption amount is smaller than a predetermined reference evaporator heat absorption amount and the superheater heat absorption amount is larger than a predetermined reference superheater heat absorption amount, water from the evaporator inlet header is supplied to the variable heat exchanger by the valve. Allow the variable heat exchanger to operate as an evaporator.
상기 밸브는 상기 증발기 입구 헤더, 상기 과열기 입구 헤더 및 상기 가변 열교환기의 사이에 연결된 3-웨이 밸브일 수 있다.The valve may be a three-way valve connected between the evaporator inlet header, the superheater inlet header and the variable heat exchanger.
상기 밸브는 상기 과열기 입구 헤더와 상기 가변 열교환기의 사이에 설치된 제1밸브와, 상기 증발기 입구 헤더와 상기 가변 열교환기의 사이에 설치된 제2밸브를 포함할 수 있다.The valve may include a first valve disposed between the superheater inlet header and the variable heat exchanger, and a second valve disposed between the evaporator inlet header and the variable heat exchanger.
본 발명은 유동층 보일러에 있어서, 증발기 또는 과열기로 동작하는 가변 열교환기를 포함하되, 상기 가변 열교환기에 증기를 공급하는 과열기 입구 헤더; 및 증발기 열흡수량 및 과열기 열흡수량에 따라, 상기 과열기 입구 헤더를 상기 가변 열교환기의 상단 또는 상기 상단과 반대 방향에 형성된 하단에 연결하는 밸브를 더 포함함을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a fluidized bed boiler comprising: a variable heat exchanger operating as an evaporator or a superheater, the superheater inlet header supplying steam to the variable heat exchanger; And a valve connecting the superheater inlet header to an upper end of the variable heat exchanger or a lower end formed in a direction opposite to the upper end according to the evaporator heat absorption amount and the superheater heat absorption amount.
상기 증발기 열흡수량이 미리 정해진 기준 증발기 열흡수량의 범위에 있고, 상기 과열기 열흡수량이 미리 정해진 기준 과열기 열흡수량보다 작은 경우, 상기 밸브에 의해 상기 과열기 입구 헤더가 상기 가변 열교환기의 상단에 연결되도록 하여, 상기 가변 열교환기의 열흡수량이 커지도록 한다. 이때 상기 가변 열교환기는 대향 유동 열교환기로 동작할 수 있다.When the evaporator heat absorption amount is in the range of a predetermined reference evaporator heat absorption amount, and the superheater heat absorption amount is smaller than a predetermined reference superheater heat absorption amount, the superheater inlet header is connected to the top of the variable heat exchanger by the valve. To increase the heat absorption of the variable heat exchanger. In this case, the variable heat exchanger may operate as an opposing flow heat exchanger.
상기 증발기 열흡수량이 미리 정해진 기준 증발기 열흡수량의 범위에 있고, 상기 과열기 열흡수량이 미리 정해진 기준 과열기 열흡수량보다 큰 경우, 상기 밸브에 의해 상기 과열기 입구 헤더가 상기 가변 열교환기의 하단에 연결되도록 하여, 상기 가변 열교환기의 열흡수량이 작아지도록 한다. 이때 상기 가변 열교환기가 평행 유동 열교환기로 동작할 수 있다.When the evaporator heat absorption amount is in the range of a predetermined reference evaporator heat absorption amount, and the superheater heat absorption amount is larger than a predetermined reference superheater heat absorption amount, the superheater inlet header is connected to the lower end of the variable heat exchanger by the valve. To reduce the heat absorption of the variable heat exchanger. In this case, the variable heat exchanger may operate as a parallel flow heat exchanger.
상기 가변 열교환기의 상단 온도가 하단 온도보다 작고, 상기 증기의 온도가 상기 상단 온도보다 작을 수 있다.The upper temperature of the variable heat exchanger may be lower than the lower temperature, and the temperature of the steam may be lower than the upper temperature.
이와 같이 하여, 본 발명의 일 실시예는 윙월 열교환기를 사용할 수 밖에 없는 대용량 순환 유동층 보일러에서 부하 변동에 따른 열배분 부하를 조절할 수 있는 유동층 보일러의 가변 열교환 장치를 제공한다.Thus, one embodiment of the present invention provides a variable heat exchanger of a fluidized bed boiler that can adjust the heat distribution load according to the load change in the large-capacity circulating fluidized bed boiler that can not only use the wing wall heat exchanger.
또한, 본 발명의 일 실시예는 운전 부하나 운전 조건 변화에 따라 열배분 부하가 변경되었을 때, 상황에 맞게 각 열교환기별 열전달 면적을 변경할 수 있어, 보다 안정적이고 고효율의 발전 사이클을 구현할 수 있는 유동층 보일러의 가변 열교환 장치를 제공한다.In addition, one embodiment of the present invention can change the heat transfer area of each heat exchanger according to the situation when the heat distribution load is changed according to the operating load or operating conditions changes, fluidized bed that can implement a more stable and high efficiency power generation cycle Provide a variable heat exchanger of the boiler.
즉, 본 발명은 증발기와 과열기로 동시에 동작할 수 있는 가변 윙월 열교환기를 포함함으로써, 부하에 따라 열배분 부하가 맞지 않거나, 운전 조건이 변경되어 열배분 부하가 틀어진 경우, 가변 윙월 열교환기를 이용하여 열배분 부하를 맞출 수 있다. 열배분 부하를 맞추기 위한 제어 방법은 각 열교환기(증발기, 과열기)에서 얻은 열흡수량과 부하별 설계된 열흡수량을 비교하여, 부족한 열교환기의 열전달 면적을 늘여주고, 반대로 과잉으로 열흡수가 되는 열교환기의 열전달 면적을 줄여주는 방법으로 피드백 제어를 하여 원하는 열배분 부하를 얻을 수 있다. 위의 방법에 의해, 윙월 형태의 열교환기를 가진 대용량 순환 유동층 보일러는 안정적이고 고효율인 발전 사이클을 구현할 수 있다.That is, the present invention includes a variable wing wall heat exchanger that can operate simultaneously as an evaporator and a superheater, when the heat distribution load is not matched according to the load or the heat distribution load is changed due to a change in operating conditions, The distribution load can be matched. The control method for matching heat distribution load compares the heat absorption obtained from each heat exchanger (evaporator, superheater) with the designed heat absorption amount by load, thereby increasing the heat transfer area of the insufficient heat exchanger, and conversely, the heat exchanger that absorbs heat excessively. In order to reduce the heat transfer area, feedback control can be used to achieve the desired heat distribution load. By the above method, a large-capacity circulating fluidized bed boiler having a wing wall type heat exchanger can realize a stable and high efficiency power generation cycle.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 열교환 장치를 갖는 유동층 보일러의 구성을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유동층 보일러의 가변 열교환 장치를 도시한 개략도이다.
도 3은 도 2에 도시된 장치의 제어 로직을 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유동층 보일러의 가변 열교환 장치를 도시한 개략도이다.
도 5는 도 4에 도시된 장치의 제어 로직을 도시한 순서도이다.1A and 1B are schematic diagrams showing the configuration of a fluidized bed boiler having a variable heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram showing a variable heat exchanger of a fluidized bed boiler according to an embodiment of the present invention.
3 is a flow chart showing the control logic of the apparatus shown in FIG.
Figure 4 is a schematic diagram showing a variable heat exchanger of a fluidized bed boiler according to another embodiment of the present invention.
5 is a flow chart showing the control logic of the apparatus shown in FIG.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.The embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art, and the following examples can be modified in various other forms, and the scope of the present invention is It is not limited to an Example. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the inventive concept to those skilled in the art.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.In addition, in the following drawings, the thickness or size of each layer is exaggerated for convenience and clarity of description, the same reference numerals in the drawings refer to the same elements. As used herein, the term "and / or" includes any and all combinations of one or more of the listed items.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms "a", "an" and "the" may include the plural forms as well, unless the context clearly indicates otherwise. Also, as used herein, "comprise" and / or "comprising" specifies the presence of the mentioned shapes, numbers, steps, actions, members, elements and / or groups of these. It is not intended to exclude the presence or the addition of one or more other shapes, numbers, acts, members, elements and / or groups.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
Although the terms first, second, etc. are used herein to describe various members, parts, regions, layers, and / or parts, these members, parts, regions, layers, and / or parts are defined by these terms. It is obvious that not. These terms are only used to distinguish one member, part, region, layer or portion from another region, layer or portion. Accordingly, the first member, part, region, layer or portion, which will be described below, may refer to the second member, component, region, layer or portion without departing from the teachings of the present invention.
먼저, 본 발명의 이론적 배경을 간단히 설명하기로 한다. 본 발명의 동작을 위해 우선 증발기와 과열기로 동시에 사용될 수 있는 윙월 열교환기(또는 가변 열교환기)가 구비된다. 앞서 설명한 바와 같이 수냉벽과 윙월의 열전달계수는 각각 층물질 입자 평균 농도 및 평균 온도에 비례한다. 그러나, 실제 순환 유동층 보일러의 경우, 증발기와 과열기의 부하별 필요 열흡수량은 아래의 표 1에서 보듯이 서로 반비례관계에 있다.First, the theoretical background of the present invention will be briefly described. For operation of the present invention there is firstly a wingwall heat exchanger (or variable heat exchanger) which can be used simultaneously as an evaporator and a superheater. As described above, the heat transfer coefficients of the water cooling wall and the wing wall are proportional to the average concentration and average temperature of the layer material particles, respectively. However, in the case of the actual circulating fluidized bed boiler, the required heat absorption of the evaporator and the superheater is inversely related to each other as shown in Table 1 below.
또한 실제 순환 유동층 보일러가 저부하 일때, 연소로 내 유속이 상대적으로 느려져 열교환기 부근의 층물질 농도가 낮아질 뿐만 아니라 연소로 온도도 낮아져 수냉벽 및 윙월 열교환기의 열전달계수가 낮아진다. 반대로 고부하일 경우, 연소로 내 유속이 상대적으로 빨라져 열교환기 부근의 층물질 농도가 높아질 뿐만 아니라 연소로 온도도 높아져 수냉벽 및 윙월 열교환기의 열전달계수가 높아진다. 그러나 수냉벽에 비해 윙월은 상대적으로 연소로의 높은 위치에 있어 부하 변화에 따른 열전달계수 변화가 크게 변화하는 특징이 있다. 그 예가 표 2에 정리되어 있다.In addition, when the actual circulating fluidized bed boiler is lightly loaded, the flow velocity in the furnace is relatively slow, which lowers the concentration of bed material in the vicinity of the heat exchanger, and also lowers the furnace temperature, thereby lowering the heat transfer coefficients of the water cooling wall and wingwall heat exchanger. On the contrary, at high loads, the flow velocity in the furnace is relatively fast, which increases the concentration of layered material in the vicinity of the heat exchanger, as well as the temperature of the furnace, thereby increasing the heat transfer coefficient of the water cooling wall and wingwall heat exchanger. However, compared with water cooling walls, the wingwall is relatively high in the furnace, and the heat transfer coefficient changes significantly according to the load change. An example is summarized in Table 2.
따라서 윙월 열교환기가 증발기와 과열기로 사용될 경우, 부하에 따라 그 비율을 변화시키면서 운전하는 것이 바람직하다. 즉 본 발명에서 제안한 가변 윙월 열교환기는 저부하에서 일부의 윙월 열교환기가 증발기로 동작하도록 하고, 고부하에서 일부의 윙월 열교환기가 과열기로 동작하도록 하여, 모든 부하 운전에서 열배분 부하가 적절해지도록 한다.Therefore, when the wingwall heat exchanger is used as an evaporator and a superheater, it is preferable to operate with varying the ratio according to the load. That is, the variable wingwall heat exchanger proposed in the present invention allows some wingwall heat exchangers to operate as evaporators at low loads, and some wingwall heat exchangers to operate as superheaters at high loads, so that the heat distribution load is appropriate in all load operations.
대용량 순환 유동층 보일러에 가변 윙월 열교환기가 적용될 경우, 표 3의 계산 결과와 같이 부하별 열배분 부하를 맞추기 위해 증발기와 과열기의 전환이 필요한 열전달 면적은 보일러 용량을 고려하여(표 3의 결과는 300MW급에 해당) 과열기 열전달 면적 대비 10% 내외가 적당한 것으로 판단된다.When the variable wingwall heat exchanger is applied to the large-capacity circulating fluidized bed boiler, the heat transfer area that needs to be switched between the evaporator and the superheater in order to meet the heat distribution load by load as shown in the calculation results in Table 3, considering the boiler capacity (the results in Table 3 are 300MW class). Correspondingly, 10% of the superheater's heat transfer area is considered appropriate.
상술한 바와 같이 부하 변동에 따른 열교환 면적 변경 뿐만 아니라 설계 연료가 아닌 다른 연료를 사용하여 연소로 내 연소 영역이 바뀌거나, 층물질 입도가 변경되어 연소로 내 수력학적 특징이 바뀔 경우, 역시 열배분 부하가 변경될 수 있다. 이 역시 본 발명을 이용하면 상황에 맞게 각 열교환기별 열전달 면적을 변경할 수 있어 보다 안정적으로 고효율 발전 사이클을 구현할 수 있다.As described above, in addition to changing the heat exchange area according to the load fluctuation, if the combustion region in the furnace is changed by using a fuel other than the design fuel, or the hydrodynamic characteristics in the furnace are changed due to the change of the particle size, the heat distribution is also performed. The load can be changed. In addition, using the present invention can change the heat transfer area of each heat exchanger according to the situation it is possible to implement a more efficient high efficiency power cycle.
이때, 열배분 부하를 맞추기 위한 제어 방법은 각 열교환기(증발기/과열기)에서 얻은 열흡수량과 부하별 설계된 열흡수량을 비교하여, 부족한 열교환기의 열전달 면적을 늘여주고, 반대로 과잉으로 열흡수가되는 열교환기 열전달 면적을 줄여주는 방법으로 피드백 제어를 이용하여 원하는 열배분 부하를 얻을 수 있다.At this time, the control method for matching the heat distribution load compares the heat absorption obtained from each heat exchanger (evaporator / superheater) with the designed heat absorption amount by load, thereby increasing the heat transfer area of the insufficient heat exchanger, and conversely, By reducing the heat exchanger heat transfer area, feedback control can be used to achieve the desired heat distribution load.
증발기 및 과열기에서 얻은 열흡수량은 아래의 수학식 3 및 수학식 4와 같다.The heat absorption amount obtained from the evaporator and the superheater is shown in Equations 3 and 4 below.
[수학식 3][Equation 3]
[수학식 4][Equation 4]
여기서,
일반적으로 윙월 열교환기가 과열기로 사용될 경우, 대부분 2차 과열기 혹은 최종 과열기 역활을 담당하게 된다. 따라서 과열기 유량은 2차 과열기일 경우, 급수 유량에 1차 과열기 이후 주입되는 과열 저감용 스프레이 유량을 포함하며, 3차 과열기의 경우, 1차 과열 저감용 스프레이 및 2차 과열 저감용 스프레이 유량이 더해지게 된다.
In general, when the wingwall heat exchanger is used as a superheater, most of the wingwall heat exchanger serves as a secondary superheater or a final superheater. Therefore, the superheater flow rate includes the superheat reduction spray flow rate injected after the primary superheater to the feed water flow rate in the case of the secondary superheater, and the primary superheat reduction spray and the secondary superheat reduction spray flow rate are added to the third superheater. You lose.
이하에서는 도면을 이용하여 본 발명의 구성 및 동작에 대하여 설명하기로 한다. Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 열교환 장치를 갖는 유동층 보일러의 구성을 도시한 개략도이다.1A and 1B are schematic diagrams showing the configuration of a fluidized bed boiler having a variable heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 유동층 보일러(100)는 연소로(110), 사이클론(120), 룹실(130)을 포함하며, 연소로(110) 내에 열교환기(140)가 설치되어 있다. 이러한 열교환기(140)는 연소로(110) 내의 일측에 일렬로 배열된 윙월 열교환기(140)와, 윙월 열교환기(140)의 후방에 위치된 수냉벽(150)을 포함한다.As shown in FIGS. 1A and 1B, the
또한, 본 발명에서 윙월 열교환기(140)는 다수의 고정 윙월 교환기(141)와, 고정 윙월 교환기(141)의 사이에 설치된 가변 윙월 열교환기(142)를 포함한다. 고정 윙월 열교환기(141)에 비해 가변 윙월 열교환기(142)의 개수가 상대적으로 작다. 또한, 고정 윙월 교환기(141)는 부하에 관계없이 일부가 증발 열교환기로 고정되어 동작하고, 다른 일부는 과열 열교환기로 고정되어 동작한다. 또한, 가변 윙월 열교환기(142)는 부하에 따라 증발 열교환기가 될 수도 있고, 과열 열교환기가 될 수도 있다. 이에 대해 아래에서 더욱 상세하게 설명한다. In addition, in the present invention, the wing
여기서, 연소로(110), 사이클론(120) 및 룹실(130)의 구조 및 동작은 당업자에게 이미 주지된 내용이므로, 이에 대한 상세 설명은 생략한다.
Here, since the structure and operation of the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유동층 보일러의 가변 열교환 장치를 도시한 개략도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing a variable heat exchanger of a fluidized bed boiler according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 가변 열교환 장치(101)는 가변 윙월 열교환기(142), 증발기 입구 헤더(161), 과열기 입구 헤더(162) 및 밸브(170)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the
여기서, 증발기 입구 헤더(161)는 기본적으로 증발기(수냉벽) 및 가변 열교환기(142)에 물을 공급할 수 있다. 과열기 입구 헤더(162) 역시 기본적으로 과열기 및 가변 열교환기(142)에 과열 증기를 공급할 수 있다.Here, the
또한, 밸브(170)는 증발기의 열흡수량 및 과열기의 열흡수량에 따라, 증발기 입구 헤더(161)로부터의 물이 가변 열교환기(142)에 공급되도록 하거나, 또는 과열기 입구 헤더(162)로부터의 과열 증기가 가변 열교환기(142)에 공급되도록 한다.In addition, the
밸브(170)는 3-웨이 밸브를 포함할 수 있으며, 이러한 밸브(170)는 도 3에 도시된 로직(알고리즘)에 의해 제어된다.
또한, 비록 도면에 도시되어 있지는 않지만, 밸브(170)는 증발기 입구 헤더(161)와 가변 열교환기(142)의 사이에 설치된 제1밸브와, 과열기 입구 헤더(162)와 가변 열교환기(142)의 사이에 설치된 제2밸브를 포함하며, 이러한 밸브(170) 역시 도 3에 도시된 로직에 의해 제어될 수 있다.Further, although not shown in the figure, the
일례로, 본 발명은 증발기(수냉벽)의 열흡수량이 미리 정해진 기준 증발기 열흡수량보다 크고, 상기 과열기 열흡수량이 미리 정해진 기준 과열기 열흡수량보다 작은 경우, 밸브(170)에 의해 과열기 입구 헤더(162)로부터의 과열 증기가 가변 열교환기(142)에 공급되도록 하여, 가변 열교환기(142)가 과열기로 동작하도록 한다.For example, the present invention provides a
또한, 본 발명은 증발기 열흡수량이 미리 정해진 기준 증발기 열흡수량보다 작고, 과열기 열흡수량이 미리 정해진 기준 과열기 열흡수량보다 큰 경우, 밸브(170)에 의해 증발기 입구 헤더(161)로부터의 물이 가변 열교환기(142)에 공급되도록 하여, 가변 열교환기(142)가 증발기로 동작하도록 한다.In addition, the present invention provides a variable heat exchanger for the water from the
이와 같이 하여, 본 발명은 각 열교환기(증발기/과열기)에서 얻은 열흡수량과 부하별 설계된 기준 열흡수량을 비교하여, 부족한 열교환기의 열전달 면적을 늘려주거나, 반대로 과잉으로 열흡수가 되는 열교환기의 열전달 면적을 줄여주는 방식으로, 운전 중 열배분 부하가 적절히 맞춰지도록 한다.In this way, the present invention compares the heat absorption obtained from each heat exchanger (evaporator / superheater) with the reference heat absorption designed for each load, thereby increasing the heat transfer area of the insufficient heat exchanger or conversely, By reducing the heat transfer area, the heat distribution load is properly adjusted during operation.
도 3은 도 2에 도시된 장치의 제어 로직을 도시한 순서도이다. 이러한 도 3을 참조하여, 도 2에 도시된 장치의 동작 방법을 더욱 구체적으로 설명한다.3 is a flow chart showing the control logic of the apparatus shown in FIG. 3, a method of operating the apparatus illustrated in FIG. 2 will be described in more detail.
먼저, 부하별 설계된 각 열교환기별 필요 열흡수량이 입력되고, 이어서 현재 운전 조건에서의 각 열교환기의 열흡수량이 계산된다.(S1 및 S2 참조) First, the required heat absorption amount of each heat exchanger designed for each load is input, and then the heat absorption amount of each heat exchanger under the current operating conditions is calculated (see S1 and S2).
또한, 실제 증발기(또는 과열기)의 열흡수량 대비 설계 증발기(또는 과열기)의 열흡수량에 대한 비율이 허용 열흡수량비(예를 들면, 0.01)를 만족하게 되면 현재 운전 상태가 유지되도록 하고(S3 내지 S6 참조), 이러한 허용 열흡수량비보다 크거나 작으면 각 조건에 맞게 밸브가 조절되어 열배분 부하가 조절되도록 한다.(S6 내지 S14 참조) 여기서, 실제 증발기(또는 과열기)의 열흡수량 계산은 당업자에게 주지된 내용이므로, 이에 대한 상세 설명은 생략하기로 한다.In addition, if the ratio of the heat absorption amount of the designed evaporator (or superheater) to the heat absorption amount of the actual evaporator (or superheater) satisfies the allowable heat absorption ratio (eg, 0.01), the current operating state is maintained (S3 to If it is larger or smaller than this allowable heat absorption ratio, the valve is adjusted according to each condition so as to adjust the heat distribution load (see S6 to S14). Here, the heat absorption calculation of the actual evaporator (or superheater) is performed by those skilled in the art. Since it is well known to those, detailed description thereof will be omitted.
한편, 증발기에 대한 열흡수량비는 수학식 5와 같이 계산되고, 과열기에 대한 열흡수량비는 수학식 6과 같이 계산된다. (S3 참조)On the other hand, the heat absorption ratio for the evaporator is calculated as shown in Equation 5, the heat absorption ratio for the superheater is calculated as shown in Equation 6. (See S3)
[수학식 5][Equation 5]
[수학식 6][Equation 6]
수학식 5에서 DQevaporator가 1보다 크다는 것은 설계치보다 더 많은 열량을 실제 증발기에서 흡수하고 있다는 의미이고, 반대로 1보다 작다는 것은 설계치 보다 더 작은 열량을 실제 증발기에서 흡수하고 있다는 의미이다.In Equation 5, if the DQ evaporator is greater than 1, it means that more heat is absorbed from the actual evaporator than the design value, whereas if it is less than 1, it means that less heat is absorbed from the actual evaporator than the design value.
마찬가지로 수학식 6에서 DQSH가 1보다 크다는 것은 설계치보다 더 많은 열량을 실제 과열기에서 흡수하고 있다는 의미이고, 반대로 1보다 작다는 것은 설계치 보다 더 작은 열량을 실제 과열기에 흡수하고 있다는 의미이다.Similarly, in Equation 6, DQ SH is greater than 1, meaning that more heat is absorbed from the actual superheater than the design value, whereas, less than 1 means that less heat is absorbed from the actual superheater than the design value.
즉, DQevaporator가 1에 허용 열흡수량비를 더한 값보다 크고, DQSH가 1로부터 허용 열흡수량비를 뺀값보다 작으면, 일부의 가변 윙월 열교환기(142)가 순차적으로 과열기로 동작되도록 밸브(170)를 조절하여 과열기측 열교환 면적이 증가하도록 한다. (S7 내지 S10 참조)That is, if the DQ evaporator is larger than 1 plus the allowable heat absorption ratio, and the DQ SH is smaller than 1 minus the allowable heat absorption ratio, some of the variable
또한, DQevaporator가 1로부터 허용 열흡수량비를 뺀값보다 작고, DQSH가 1에 허용 열흡수량비를 더한 값보다 크면, 일부의 가변 윙월 열교환기(142)가 순차적으로 증발기로 동작되도록 밸브(170)를 조절하여 증발기측 열교환 면적이 증가하도록 한다.(S11 내지 S14 참조)In addition, if the DQ evaporator is smaller than the value obtained by subtracting the allowable heat absorption ratio from 1, and the DQ SH is larger than the value obtained by adding the allowable heat absorption ratio to 1, the
이와 같이 하여, 본 발명은 운전 중 열배분 부하가 맞지 않을 경우, 조절할 수 있는 제어 방법으로서, 각 열교환기(증발기, 과열기)에서 얻은 열흡수량과 부하별 설계된 실제 열흡수량을 비교하여, 부족한 열교환기의 열전달 면적을 늘여주고 반대로 과잉으로 열흡수가 되는 열교환기의 열전달 면적을 줄여주는 방법으로 피드백 제어를 한다.In this way, the present invention is a control method that can be adjusted when the heat distribution load does not fit during operation, comparing the heat absorption obtained from each heat exchanger (evaporator, superheater) and the actual heat absorption designed by load, insufficient heat exchanger The feedback control is performed by increasing the heat transfer area of the heat exchanger and reducing the heat transfer area of the heat exchanger that absorbs excessive heat.
따라서, 본 발명의 일 실시예는 윙월 열교환기를 사용할 수 밖에 없는 대용량 순환유동층 보일러에서 부하 변동에 따른 열배분 부하를 조절할 수 있게 된다. 또한, 본 발명의 일 실시예는 운전 부하나 운전 조건 변화에 따라 열배분 부하가 변경되었을 때, 상황에 맞게 각 열교환기별 열전달 면적을 변경할 수 있어, 보다 안정적이고 고효율의 발전 사이클을 구현할 수 있게 된다.
Therefore, one embodiment of the present invention can adjust the heat distribution load according to the load fluctuations in the large-capacity circulating fluidized bed boiler that can not only use the wing wall heat exchanger. In addition, one embodiment of the present invention can change the heat transfer area of each heat exchanger according to the situation when the heat distribution load is changed according to the change in operating load or operating conditions, it is possible to implement a more stable and highly efficient power generation cycle .
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유동층 보일러의 가변 열교환 장치를 도시한 개략도이다.Figure 4 is a schematic diagram showing a variable heat exchanger of a fluidized bed boiler according to another embodiment of the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이, 가변 열교환 장치(201)는 가변 윙월 열교환기(242), 과열기 입구 헤더(262) 및 밸브(270)를 포함한다.As shown in FIG. 4, the
여기서, 과열기 입구 헤더(262)는 가변 열교환기(242)에 과열 증기(대략 400℃)를 공급하는 역할을 하며, 밸브(270)는 증발기 열흡수량 및 과열기 열흡수량에 따라, 과열기 입구 헤더(262)를 가변 열교환기(242)의 상단(상부 헤더)(242a) 또는 상기 상단과 반대 방향인 가변 열교환기(242)의 하단(하부 헤더)(242b)에 연결하는 역할을 한다.Here, the
일반적으로, 유동층 보일러의 연소로 내에서 상단(242a)은 하단(242b)에 비해 상대적으로 높은 영역에 위치하기 때문에, 상단(242a)의 온도가 하단(242b)의 온도보다 상대적으로 낮다(작다). 일례로, 상단의 온도는 대략 800℃이고, 하단의 온도는 대략 900℃일 수 있으나, 이로서 본 발명이 한정되는 것은 아니다.In general, because the top 242a is located in a region relatively higher than the bottom 242b in the combustion furnace of the fluidized bed boiler, the temperature of the top 242a is relatively lower than the temperature of the bottom 242b (small). . In one example, the temperature of the upper end is about 800 ° C, the temperature of the lower end may be about 900 ° C, but the present invention is not limited thereto.
한편, 본 발명은 증발기 열흡수량이 미리 정해진 기준 증발기 열흡수량 범위를 만족하고, 과열기 열흡수량이 미리 정해진 기준 과열기 열흡수량보다 작은 경우, 밸브(270)에 의해 과열기 입구 헤더(262)가 가변 열교환기(242)의 상단(상부 헤더)(242a)에 연결되도록 함으로써, 과열 증기가 가변 열교환기(242)의 상단(상부 헤더)(242a)에 공급되도록 하여, 가변 열교환기(242)의 열흡수량이 커지도록 한다. 즉, 밸브(270)의 동작에 의해 가변 열교환기(242)가 대향 유동 열교환기로 동작하도록 함으로써, 가변 열교환기(242)의 열흡수량이 상대적으로 커지도록 한다.In the present invention, when the evaporator heat absorption amount satisfies the predetermined reference evaporator heat absorption range and the superheater heat absorption amount is smaller than the predetermined reference superheater heat absorption amount, the
또한, 본 발명은 증발기 열흡수량이 미리 정해진 기준 증발기 열흡수량 범위를 만족하고, 과열기 열흡수량이 미리 정해진 기준 과열기 열흡수량보다 큰 경우, 밸브(270)에 의해 과열기 입구 헤더(262)가 가변 열교환기(242)의 하단(하부 헤더)(242b)에 연결되도록 함으로써, 과열 증기가 가변 열교환기(242)의 하단(하부 헤더)(242b)에 공급되도록 하여, 가변 열교환기(242)의 열흡수량이 작아지도록 한다. 즉, 밸브(270)의 동작에 의해 가변 열교환기(242)가 평행 유동 열교환기로 동작하도록 함으로써, 가변 열교환기(242)의 열흡수량이 상대적으로 작아지도록 한다.
In addition, when the evaporator heat absorption amount satisfies the predetermined reference evaporator heat absorption amount range, and the superheater heat absorption amount is larger than the predetermined reference superheater heat absorption amount, the
도 5는 도 4에 도시된 장치의 제어 로직을 도시한 순서도이다. 이러한 도 5를 참조하여, 도 4에 도시된 장치의 동작 방법을 더욱 구체적으로 설명한다. 여기서, 증발기 열흡수량은 미리 정해진 기준 증발기 열흡수량의 범위를 만족하거나 동일한 것으로 가정한다.5 is a flow chart showing the control logic of the apparatus shown in FIG. Referring to FIG. 5, a method of operating the apparatus illustrated in FIG. 4 will be described in more detail. Here, it is assumed that the evaporator heat absorption amount satisfies or equals the range of a predetermined reference evaporator heat absorption amount.
먼저, 부하별 설계된 과열기의 필요 열흡수량이 입력되고, 이어서 현재 운전 조건에서의 과열기의 열흡수량이 계산된다.(S21 내지 S22 참조) First, the required heat absorption amount of the superheater designed for each load is input, and then the heat absorption amount of the superheater under the current operating conditions is calculated (see S21 to S22).
또한, 실제 과열기의 열흡수량 대비 설계 과열기의 열흡수량에 대한 비율(DQSH)이 허용 열흡수량비(예를 들면, 0.01)를 만족하게 되면 현재 운전 상태가 유지되도록 하고, 이러한 허용 열흡수량비보다 크거나 작으면 각 조건에 맞게 밸브(270)가 조절되어 열배분 부하가 조절되도록 한다. (S23 내지 S26 참조)In addition, if the ratio (DQ SH ) of the heat absorber of the design superheater to the actual heat absorber (DQ SH ) satisfies the allowable heat absorption ratio (eg, 0.01), the current operating state is maintained, If large or small, the
여기서, 과열기에 대한 열흡수량비는 상술한 수학식 6과 같이 계산된다.Here, the heat absorption amount ratio to the superheater is calculated as in Equation 6 described above.
상술한 바와 같이, 수학식 6에서 DQSH가 1보다 작다는 것은 설계치보다 더 작은 열량을 실제 과열기에서 흡수하고 있다는 의미이고, 반대로 1보다 크다는 것은 설계치 보다 더 큰 열량을 실제 과열기에 흡수하고 있다는 의미이다.As described above, DQ SH in Equation 6 is less than 1 means that the actual superheater is absorbing less heat than the design value, whereas greater than 1 means that more heat is absorbed in the actual superheater than the design value. to be.
즉, DQSH가 1에서 허용 열흡수량비를 뺀값보다 작으면, 밸브(270)를 조정하여 과열기의 입구 헤더가 가변 윙월 열교환기(242)의 상단(상부 헤더)(242a)에 연결되도록 함으로써, 가변 윙월 열교환기(242)가 대향 유동 열교환기 형태가 되도록 하여 윙월 열교환기의 열흡수량이 증가하도록 한다.(S27 내지 S30 참조)That is, if DQ SH is less than 1 minus the allowable heat absorption ratio, by adjusting the
또한, DQSH가 1에 허용 열흡수량비를 더한 값보다 크면, 밸브(270)를 조정하여 과열기의 입구 헤더가 가변 윙월 열교환기(242)의 하단(하부 헤더)(242b)에 연결되도록 함으로써, 가변 윙월 열교환기(242)가 평행 유동 열교환기 형태가 되도록 하여 윙월 열교환기의 열흡수량이 감소하도록 한다.(S31 내지 S34 참조)In addition, if the DQ SH is greater than 1 plus the allowable heat absorption ratio, by adjusting the
이와 같이 하여, 본 발명은 운전 중 열배분 부하가 맞지 않을 경우, 열교환기(과열기)에서 얻은 열흡수량과 부하별 설계된 열흡수량을 비교하여, 과열기로 이용되는 윙월 열교환기의 열흡수량이 증가하도록 하거나 감소하도록 함으로써, 유동층 보일러(201)의 열배분 부하가 적절히 제어되도록 한다.
Thus, the present invention compares the heat absorption obtained from the heat exchanger (superheater) and the heat absorption designed for each load if the heat distribution load is not met during operation, so that the heat absorption amount of the wing wall heat exchanger used as the superheater is increased or increased. By reducing, the heat distribution load of the
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 유동층 보일러의 가변 열교환 장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 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.What has been described above is just one embodiment for implementing the variable heat exchanger of the fluidized bed boiler according to the present invention, the present invention is not limited to the above embodiment, as claimed in the following claims Without departing from the gist of the present invention, those skilled in the art to which the present invention pertains to the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.
100; 유동층 보일러 110; 연소로
120; 사이클론 130; 룹실
140; 열 교환기 141; 고정 열교환기
142; 가변 열교환기 150; 수냉벽
161; 증발기 입구 헤더 162; 과열기 입구 헤더
170; 밸브100;
120;
140;
142;
161;
170; valve
Claims (12)
증발기 또는 과열기로 동작하는 가변 열교환기를 포함하되,
상기 가변 열교환기에 물을 공급하는 증발기 입구 헤더;
상기 가변 열교환기에 증기를 공급하는 과열기 입구 헤더; 및
증발기 열흡수량 및 과열기 열흡수량에 따라, 상기 증발기 입구 헤더로부터의 물이 상기 가변 열교환기에 공급되도록 하거나, 또는 상기 과열기 입구 헤더로부터의 증기가 상기 가변 열교환기에 공급되도록 하는 밸브를 더 포함함을 특징으로 하는 유동층 보일러의 가변 열교환 장치.In a fluidized bed boiler,
Including a variable heat exchanger operating as an evaporator or superheater,
An evaporator inlet header for supplying water to the variable heat exchanger;
A superheater inlet header for supplying steam to the variable heat exchanger; And
And a valve for supplying water from the evaporator inlet header to the variable heat exchanger or for supplying steam from the superheater inlet header to the variable heat exchanger, depending on the amount of evaporator heat absorption and superheater heat absorption. Variable heat exchanger of fluidized bed boiler.
상기 증발기 열흡수량이 미리 정해진 기준 증발기 열흡수량보다 크고,
상기 과열기 열흡수량이 미리 정해진 기준 과열기 열흡수량보다 작은 경우,
상기 밸브에 의해 상기 과열기 입구 헤더로부터의 증기가 상기 가변 열교환기에 공급되도록 하여, 상기 가변 열교환기가 과열기로 동작하도록 함을 특징으로 하는 유동층 보일러의 가변 열교환 장치.The method of claim 2,
The evaporator heat absorption is greater than a predetermined reference evaporator heat absorption,
When the superheater heat absorption is less than a predetermined reference superheater heat absorption,
And by the valve the steam from the superheater inlet header is supplied to the variable heat exchanger, such that the variable heat exchanger operates as a superheater.
상기 증발기 열흡수량이 미리 정해진 기준 증발기 열흡수량보다 작고,
상기 과열기 열흡수량이 미리 정해진 기준 과열기 열흡수량보다 큰 경우,
상기 밸브에 의해 상기 증발기 입구 헤더로부터의 물이 상기 가변 열교환기에 공급되도록 하여, 상기 가변 열교환기가 증발기로 동작하도록 함을 특징으로 하는 유동층 보일러의 가변 열교환 장치.The method of claim 2,
The evaporator heat absorption is less than a predetermined reference evaporator heat absorption,
When the superheater heat absorption is greater than a predetermined reference superheater heat absorption,
And the valve allows the water from the evaporator inlet header to be supplied to the variable heat exchanger so that the variable heat exchanger operates as an evaporator.
상기 밸브는 상기 증발기 입구 헤더, 상기 과열기 입구 헤더 및 상기 가변 열교환기의 사이에 연결된 3-웨이 밸브인 것을 특징으로 하는 유동층 보일러의 가변 열교환 장치.The method of claim 2,
And the valve is a three-way valve connected between the evaporator inlet header, the superheater inlet header and the variable heat exchanger.
상기 밸브는
상기 과열기 입구 헤더와 상기 가변 열교환기의 사이에 설치된 제1밸브와,
상기 증발기 입구 헤더와 상기 가변 열교환기의 사이에 설치된 제2밸브를 포함함을 특징으로 하는 유동층 보일러의 가변 열교환 장치.The method of claim 2,
The valve is
A first valve installed between the superheater inlet header and the variable heat exchanger;
And a second valve disposed between the evaporator inlet header and the variable heat exchanger.
증발기 또는 과열기로 동작하는 가변 열교환기를 포함하되,
상기 가변 열교환기에 증기를 공급하는 과열기 입구 헤더; 및
증발기 열흡수량 및 과열기 열흡수량에 따라, 상기 과열기 입구 헤더를 상기 가변 열교환기의 상단 또는 상기 상단과 반대 방향에 형성된 하단에 연결하는 밸브를 더 포함함을 특징으로 하는 유동층 보일러의 가변 열교환 장치.In a fluidized bed boiler,
Including a variable heat exchanger operating as an evaporator or superheater,
A superheater inlet header for supplying steam to the variable heat exchanger; And
And a valve for connecting the superheater inlet header to an upper end of the variable heat exchanger or a lower end formed in a direction opposite to the upper end according to an evaporator heat absorption amount and a superheater heat absorption amount.
상기 증발기 열흡수량이 미리 정해진 기준 증발기 열흡수량의 범위에 있고,
상기 과열기 열흡수량이 미리 정해진 기준 과열기 열흡수량보다 작은 경우,
상기 밸브에 의해 상기 과열기 입구 헤더가 상기 가변 열교환기의 상단에 연결되도록 하여, 상기 가변 열교환기의 열흡수량이 커지도록 함을 특징으로 하는 유동층 보일러의 가변 열교환 장치.The method of claim 7, wherein
The evaporator heat absorption is in a range of a predetermined reference evaporator heat absorption,
When the superheater heat absorption is less than a predetermined reference superheater heat absorption,
And the superheater inlet header is connected to an upper end of the variable heat exchanger by the valve to increase the heat absorption of the variable heat exchanger.
상기 가변 열교환기는 대향 유동 열교환기로 동작함을 특징으로 하는 유동층 보일러의 가변 열교환 장치.The method of claim 8,
The variable heat exchanger is a variable heat exchanger of the fluidized bed boiler, characterized in that it operates as an opposing flow heat exchanger.
상기 증발기 열흡수량이 미리 정해진 기준 증발기 열흡수량의 범위에 있고,
상기 과열기 열흡수량이 미리 정해진 기준 과열기 열흡수량보다 큰 경우,
상기 밸브에 의해 상기 과열기 입구 헤더가 상기 가변 열교환기의 하단에 연결되도록 하여, 상기 가변 열교환기의 열흡수량이 작아지도록 함을 특징으로 하는 유동층 보일러의 가변 열교환 장치.The method of claim 7, wherein
The evaporator heat absorption is in a range of a predetermined reference evaporator heat absorption,
When the superheater heat absorption is greater than a predetermined reference superheater heat absorption,
And the valve of the superheater inlet is connected to the lower end of the variable heat exchanger, thereby reducing the heat absorption of the variable heat exchanger.
상기 가변 열교환기가 평행 유동 열교환기로 동작함을 특징으로 하는 유동층 보일러의 가변 열교환 장치.The method of claim 10,
The variable heat exchanger of the fluidized bed boiler, characterized in that the variable heat exchanger operates as a parallel flow heat exchanger.
상기 가변 열교환기의 상단 온도가 하단 온도보다 작고,
상기 증기의 온도가 상기 상단 온도보다 작은 것을 특징으로 하는 유동층 보일러의 가변 열교환 장치.The method of claim 7, wherein
The top temperature of the variable heat exchanger is less than the bottom temperature,
A variable heat exchanger of the fluidized bed boiler, characterized in that the temperature of the steam is less than the top temperature.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130085537A KR102051101B1 (en) | 2013-07-19 | 2013-07-19 | Variable heat exchanger of circulating fluid bed boiler |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130085537A KR102051101B1 (en) | 2013-07-19 | 2013-07-19 | Variable heat exchanger of circulating fluid bed boiler |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20150010465A KR20150010465A (en) | 2015-01-28 |
| KR102051101B1 true KR102051101B1 (en) | 2019-12-02 |
Family
ID=52482290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020130085537A KR102051101B1 (en) | 2013-07-19 | 2013-07-19 | Variable heat exchanger of circulating fluid bed boiler |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102051101B1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102246071B1 (en) * | 2019-09-03 | 2021-04-29 | 한국남동발전 주식회사 | System and method for estimating a condensate water flow using cycle efficiency of steam turbine and heat absorption rate of boiler in power plant |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002317919A (en) | 2001-04-19 | 2002-10-31 | Kubota Corp | Heat exchange apparatus |
| JP2008032367A (en) | 2006-07-31 | 2008-02-14 | Babcock Hitachi Kk | Control method for once-through waste heat recovery boiler |
| US20090031967A1 (en) | 2007-07-31 | 2009-02-05 | Alstom Technology Ltd | Integral waterwall external heat exchangers |
| JP2013040695A (en) | 2011-08-11 | 2013-02-28 | Toshiba Corp | Apparatus and device for controlling vapor temperature |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1990008917A1 (en) * | 1989-01-24 | 1990-08-09 | A. Ahlstrom Corporation | System and method for reheat steam temperature control in circulating fluidized bed boilers |
| JP3034865B1 (en) | 1999-04-16 | 2000-04-17 | 川崎重工業株式会社 | Method and apparatus for recovering heat from a fluidized bed |
| WO2002093073A2 (en) | 2001-05-17 | 2002-11-21 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Apparatus and process for heating steam |
| JP2003083501A (en) | 2001-09-12 | 2003-03-19 | Babcock Hitachi Kk | Fluidized bed boiler |
| KR20090055322A (en) * | 2007-11-28 | 2009-06-02 | 이동호 | 3way valve for boiler |
-
2013
- 2013-07-19 KR KR1020130085537A patent/KR102051101B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002317919A (en) | 2001-04-19 | 2002-10-31 | Kubota Corp | Heat exchange apparatus |
| JP2008032367A (en) | 2006-07-31 | 2008-02-14 | Babcock Hitachi Kk | Control method for once-through waste heat recovery boiler |
| US20090031967A1 (en) | 2007-07-31 | 2009-02-05 | Alstom Technology Ltd | Integral waterwall external heat exchangers |
| JP2013040695A (en) | 2011-08-11 | 2013-02-28 | Toshiba Corp | Apparatus and device for controlling vapor temperature |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20150010465A (en) | 2015-01-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101438099B (en) | A fluidized bed heat exchanger for a circulating fluidized bed boiler and a circulating fluidized bed boiler with a fluidized bed heat exchanger | |
| CN108180470B (en) | The fire coal circulating fluid bed boiler of supercritical carbon dioxide and electricity generation system and electricity-generating method | |
| CN102575840B (en) | Method for operating a forced-flow steam generator operating at a steam temperature above 650 DEG C and forced-flow steam generator | |
| WO2017088742A1 (en) | Water wall of supercritical circulating fluidized bed boiler having high flow stability at low load, and method of realizing low mass flow rate | |
| PL237933B1 (en) | Tower boiler equipped with main interstage superheater and auxiliary superheater | |
| CN102840578B (en) | Compact parallel connection type external fluidized bed heat exchanger | |
| CN105805739A (en) | Circulating fluidized bed combustion method for adjusting temperature of superheated steam | |
| CN105805735B (en) | The supercritical circulating fluidized bed boiler and back-end ductwork of tail extended surface | |
| JP2021501866A (en) | Methods and systems for reducing the load on steam turbine power plants, including fluidized bed boilers, to maintain steam temperature | |
| KR101492731B1 (en) | Circulating fluid bed boiler | |
| CN101839477B (en) | Compound furnace profile circulating fluidized bed boiler | |
| CN103134045A (en) | Furnace provided with external steam heater | |
| KR102051101B1 (en) | Variable heat exchanger of circulating fluid bed boiler | |
| CN101694293A (en) | Heating surface of supercritical circulating fluidized bed boiler | |
| KR20180011951A (en) | Circulating fluidized bed boiler | |
| CN109654471B (en) | Start recirculation system of supercritical boiler low-load flexibility operation | |
| PL171124B1 (en) | Circulatory fuidized bed furnace having external heat exchangers being supplied by internal recilculation | |
| CN103175197B (en) | Boiler hearth of circulating fluidized bed round suspention heat exchange screen | |
| CN102865574B (en) | Material returning system capable of improving distribution uniformity of materials inside large circulating fluidized bed boiler | |
| CN116336450B (en) | Flexible high-efficiency novel coal-fired generator set | |
| KR20170025509A (en) | Generating apparatus using fluidzed bed boiler | |
| JP6995603B2 (en) | Circulating fluidized bed combustion furnace plant | |
| CN203286556U (en) | Circular suspended heat exchange screen of circulating fluidized bed boiler | |
| CN209763018U (en) | Double reheating circulating fluidized bed boiler | |
| CN105180161B (en) | A kind of more air distribution plate fluidized-bed combustion boilers with built-in heat exchanger |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |