KR0132787Y1 - 입형 노통연관식 보일러 - Google Patents

Abstract

본 고안은 노통연관식 보일러의 크기를 최소화하고, 설치면적을 최소화 하기 위하여 노통과 연통을 수직방향으로 세워서 입형으로 설치하고 별도의 기수분리기를 설치하여 증기부가 전열면에 노출되지 않도록 한 입형 노통연관식 보일러에 관한 것으로서, 노통(4), 연관(7)과 동체(6)를 입형으로 설치하고, 기수분리기(8)를 동체 상부에 별도로 설치하여 기수분리기의 증기부(10)가 화염이나 연소가스에 직접 노출되어 과열되는 것을 방지하기 위하여 수면(9)이 기수분리기(8)의 내부에서 항상 위치하도록 수위제어를 함으로서 전열면(11)의 과열을 방지하는 것을 특징으로 하는 입형 노통연관식 보일러.

Description

입형 노통연관식 보일러

본 고안은 노통연관식 보일러의 크기를 최소화하고, 설치면적을 최소화하기 위하여 노통과 연관을 수직방향으로 세워서 입형으로 설치하고 별도의 기수분리기를 설치하여 증기부가 전열면에 노출되지 않도록 한 입형 노통연관식 보일러에 관한 것이다.

종래 일반적인 노통연관식 보일러에 있어서의 노통과 연관은 수평으로 배치하여 동체의 하부는 물로 채워지는 수부(水部)가 형성되도록 하고, 그 수부내에 연관과 노통이 잠기도록 배치하고, 동체의 상부는 보일러에서 발생된 증기로 채워지는 증기부가 형성되도록 하여 이 증기부에서 기수(증기와 물)가 분리되도록 되어 있다.

이와 같이 종래의 노통연관식 보일러는 동체의 내부를 증기부와 수부로 분리함으로서 동체의 직경이 커지게 된다. 동체의 직경이 커지게 되면 보일러의 외형이 커지게 될 뿐만 아니라 동체를 구성하는 판들의 두께도 두꺼워져야만 한다.

증기부의 체적이 커지게 되면 기수분리의 성능이 향상되고 보유한 증기량이 많기 때문에 부하변동에 따른 추종성은 양호하여지지만 동체의 크기가 커지게 되면 제작비 상승과 같은 제작상 많은 불이익이 주어지기 때문에 제한을 받고 있다.

또한, 종래의 노통연관식 보일러의 경우에는 수평으로 설치되지만 본체의 길이는 직경에 비하여 2배이상 길기 때문에 보일러의 설치면적이 커지게 되는 단점이 있다.

이와 같은 단점을 보완하기 위하여 노통연관식 보일러를 입형으로 설치하게 되면 설치면적이 매우 작아질 수 있다.

그러나, 종래의 노통연관식 보일러를 입형으로 세워서 설치하게 되면 연소실 상부와 일부가 증기에 노출되게 된다.

증기의 열전달율은 포화수의 열전달율에 비하여 1/100 정도로 작기 때문에 고온가스와 접하는 노통이나 연관이 증기에 노출되게 되면 이 노통이나 연관이 파열될 수 있기 때문에 안전상의 문제가 야기된다.

노통연관식 보일러의 전열면은 물속에 잠겨 있어야 하며, 특히 노통은 확실하게 물속에 잠겨 있어야 안전하기 때문에 노통연관식 보일러를 설계하기 위해서는 증기부의 배치와 연계시켜서 연관의 배치가 중요하게 된다.

증기 보일러를 분류하면 노통연관식 보일러와 수관식 보일러로 대별되지만 노통연관식 보일러는 수관식 보일러에 비하여 제작원가가 저렴할 뿐 아니라 운전유지 비용도 저렴하여 소용량 보일러에 널리 이용되고 있다.

일반적으로, 수관식 보일러는 관내부로 연소가스가 흐르고 관외부로는 보일러관수가 채워진 상태로 대류전열이 이루어지는 보일러로써 상드럼과 하드럼(경우에 따라서는 하드럼은 헤더가 대신 사용되는 경우도 많이 있음)으로 이루어지고, 이 상드럼과 하드럼의 사이에 수관들이 설치되는 구조를 갖기 때문에 보일러 용량에 따른 구조적 제한 즉, 동체 크기의 제한이 없게 된다.

수관식 보일러의 경우에는 상드럼 크기를 동체의 크기로 표시하며, 상드럼은 주로 기수분리의 기능을 담당한다.

또 수관식 보일러는 연소실이나 대류 전열면인 수관이 동체밖에 존재하는 구조이기 때문에 보일러의 구조에서 발생하는 크기 제한이 별로 문제가 되지 않는다.

따라서, 수관식 보일러는 증발용량 수천 t/h, 증기압력 200kg/㎠ 정도의 보일러에까지 이용되고 있다.

또 수관식 보일러는 비교적 좁은 수관내부에서 보일러수가 증발하기 때문에 보다 엄격한 수처리를 요구한다.

그러나, 노통연관식 보일러의 동체내부에 연소실, 대류 전열면인 연관군, 기수분리기 역할을 담당하는 증기부 등을 포함하고 있기 때문에 보일러의 동체가 커지게 된다.

그러므로, 노통연관식 보일러는 동체 압력이 고압으로 되면 동체의 판두께가 두꺼워져야만 하기 때문에 일반적으로 증발용량 20t/h이하, 사용압력 15kg/㎠이하의 보일러에 사용된다.

또 노통연관식 보일러는 연관의 외면에서 보일러수가 증발하기 때문에 비교적 수처리에 민감하지가 않다.

그리고, 이미 알려진 일본공개실용신안공보 실개소 47-7501(1972.9.27)은 그 명칭 연소배기가스 순환식 수관 보일러에서 알 수 있는 바와 같이 수관식 보일러이다.

이와 유사한 보일러로서 상드럼 대신에 헤더를 사용하는 다관식관류(多管式貫流) 보일러가 널리 이용되고 있다.

따라서, 상기 기술은 본 고안의 입형 노통연관식 보일러와 근본적으로 다른 것이다.

이 보일러는 수관으로 연소실이 구성되며, 대류 전열면도 수관으로 구성되어 있고, 상드럼은 상부수실(上部水室)로 그림에 표시되어 있다.

본 고안의 입형 노통연관식 보일러는 전술한 바와 같이 노통연관식 보일러의 구조적 특징들을 모두 가지고 있는 노통연관식 보일러이다.

즉 도체 내부에 연소실, 연관군, 증기부를 보일러 동체 내부에 배치하고 있다.

보일러수로 채워져 있는 동체내에 연관군이 배치하여 있기 때문에 연관내부로 연소가스가 흐르면 연소가스의 열이 연관벽을 통과하여 연관외벽에 접촉하고 있는 보일러수로 전달되어 연관의 외벽에서 기수혼합물이 발생한다.

단, 본 고안의 입형 노통연관식 보일러는 기수분리의 기능을 담당하는 증기부를 보일러 정상부에 설치함으로서 동일 용량(동일한 증발량과 증기압)의 수평형 노통연관식 보일러에 비해 동체의 직경을 상당히 감소시킬 수 있다.

따라서, 동일용량의 수평형 노통연관식 보일러에 비해 동체판의 두께를 줄일수 있고 보일러의 설치면적을 상당히 줄일 수 있는 장점을 갖고 있다.

제1도는 본 고안의 입형 노통연관식 보일러 구성도.

제2도는 제1도의 A-A선 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 버너 2 : 버너타일

3 : 연소실 4 : 노통

5 : 후연실 6 : 동체

7 : 연관 8 : 기수분리기

9 : 수면 10 : 증기부

11 : 전연실 12 : 동체내부(수부)

13 : 배가가스 배출구 14 : 급수밸브

15 : 증기밸브

이하, 본 고안의 일실시예를 첨부된 제1도 및 제2도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 고안의 입형 노통연관식 보일러 구성도이고, 제2도는 제1도의 A-A선 단면도로서, 노통(4)과 동체(6)를 수직으로 배치하고 노통(4)의 상단에 설치된 버너(1)에서 연료와 연소용 공기를 분출시켜 연소실(3)에서 화염이 형성되게 한다.

연소실(3)에서 형성되는 화염에서는 복사열 전달(화염복사 및 가스복사 열전달)에 의하여 노통(4)에 열이 전달되어 동체내부(12)의 물로 열이 전달된다.

노통(4) 하단을 빠져나온 연소가스는 설치된 후연실(5)에서 반전하여 연관(7)으로 유입된다.

연관(7)은 동체(6)의 양측 관판을 관통하도록 1열이나 2열 또는 그 이상의 열로 동심원상에 배치되며 연관(7)에서 연소가스는 동체내부(12)의 물에 대류열 전달에 의해 열을 전달한다.

연소가스는 연관(7)을 거쳐 동체(6) 상부의 전열신(11)에서 배기덕트로 배출된다.

또한, 연관(7)의 배치를 2-패스(Pass)로 구성하는 경우에는 동체(6) 상단에 설치되는 전연실(11)에 또 다시 반전하여 동체(6) 하부에서 배기덕트로 배출하게 되는 것이다.

보일러의 동체내부(12)에서 발생된 기수혼합물을 모아서 증기를 분리하는 기능을 수행하는 기수분리기(별도의 구조가 있는 것이 아니고 그 위치의 작용으로서 명명하는 것임)(8)를 노통(4)이나 연관(7)의 전열면 보다 상부에 설치한다.

노통(4)이나 연관(7)에서 발생된 기수혼합물은 자연순환에 의해 기수분리기(8)로 모아지고 이곳에서 기수가 분리된다.

분리된 증기는 기수분리기(8) 상부의 증기부(10)에 설치된 증기 토출관(도시하지 않음)을 통하여 외부로 공급된다.

보일러수의 수면(9)은 항상 기수분리기(8)의 내부에서 일정하게 유지되도록 수위 제어를 함으로서 연소실(3)의 복사 전열면인 노통(4)과 대류전열부인 모든 연관(7)이 보일러수에 의해 확실하게 잠기는 구조가 되도록 한다.

또 기수분리기(8)의 연소실 측면벽은 내화캐시터블 시공부인 버너타일(2)의 내부에 배치함으로서 연소실의 복사전열량이 직접 기수분리기(8)에 도달되지 않도록 한다.

따라서, 증기부(10)가 전열면에 노출됨으로서 발생하는 전열면의 과열을 근원적으로 차단하도록 하는 것이다.

그리고, 수위제어는 일반적으로 공지된 기술을 사용함으로서 본 고안에서는 이것의 상세설명을 생략한다.

첨부된 도면중 미설명 부호 (13)은 일반적인 필수구조인 배기가스 배출구이고, (14)는 급수밸브, (15)는 증기밸브의 위치를 나타낸다.

이와 같이 구성되어지는 본 고안의 입형 노통연관식 보일러는 증기부를 동체(6)의 내부에 배치하지 않고 기수분리기(8)의 동체 상부에 별도로 설치함으로서 보일러의 동체 직경이 크게 감소되어 질 뿐만 아니라 입형으로 보일러의 동체(6)를 세워서 설치하기 때문에 보일러 설치면적이 크게 감소될 수 있다.

또한, 동체의 직경이 작아지게 되면 동체의 판두께가 얇아질 수 있기 때문에 제작성의 향상을 가져올 수 있고 보일러의 동체(6) 크기가 작아짐으로 인하여 보유 수량이 감소하게 되어 보일러 가동시간이 짧아지게 되는 장점을 가지게 되는 것이며 종래의 노통연관식 보일러는 증기부를 동체 내부에 배치하기 때문에 증기부의 크기를 크게 제약받게 되지만 본 고안에 의한 입형 노통연관식 보일러의 경우에는 동체 상부에 설치된 별도의 기수분리기(8)에서 기수를 분리하고 이 기수분리기(8)의 상부에 증기부(10)가 배치되기 때문에 증기부(10)의 크기를 필요한 만큼 크게함으로서 기수분리 성능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 증기 사용량이 급격히 변동하는 경우에도 기수분리의 성능저하를 방지할 수 있으며 부하 추종성도 향상될 수 있다.

또한, 본 고안 입형 노통연관식 보일러는 상기한 일본 선행기술 등 입형으로 설치되는 다관식 수관 보일러의 경우에 비하여 구조가 매우 간단하여 제작이 간편하다.

특히, 다관식 관류 보일러의 경우에는 보일러수의 관리가 엄격하여야 하기 때문에 수처리에 상당한 비용이 소요되고 섬세한 관리가 필요하지만 본 고안의 입형 노통연관식 보일러는 종래의 노통연관식 보일러에 준하는 보일러수 관리로 충분하기 때문에 유지관리비를 매우 저렴하게 할 수 있는 등 복합적인 효과를 기대할 수 있는 것이다.

Claims (1)

1. 노통연관식 보일러에 있어서, 보일러의 동체(6)를 입형으로 형성하고 상기 동체(6) 내부에 노통(4)과 연관(7)을 입형으로 수직 설치하며 동체 내부(12)의 상부에 기수분리기(8)를 설치하여 이 기수분리기(8)의 증기부(10)가 화염이나 연소가스에 직접 노출되어 과열되는 것을 방지하기 위하여 수면(9)이 기수분리기(8)의 내부에서 항상 위치하도록 수위제어를 함으로서 전열면의 과열을 방지하는 것을 특징으로 하는 입형 노통연관식 보일러