KR100221493B1 - Closed-circuit type steam boiler system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스팀 보일러 시스템에 관한 것으로, 특히 보일러(110)와, 열 교환기 및 열 사용 설비 기기(150)와, 밀폐식 응축수 탱크(240)와, 고효율 응축수 및 스팀 혼합 유체 회수 순환 펌프(180)와, 폐열 회수기(290)와, 응축수-스팀 분리 저장 탱크(170)와, 이들을 연결하는 배관과 여러 조절 밸브로 구성되어 폐쇄 회로를 구성함으로써, 개방형 응축수 탱크에서 증발, 배출되던 증기 배출을 억제하고 시스템의 열 효율을 높이며, 관리의 편리함을 도모하고 인력 절감 효과를 얻을 수 있고, 또한 보충 수의 추가 공급을 불필요하게 함으로써 보충수 추가 공급에 의한 배관 및 보일러 내부의 스케일의 발생을 억제함으로써 스케일의 제거를 위한 세관 작업을 없앨 수 있으며 환경 오염 방지 및 스팀 보일러 시스템의 수명을 연장시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있고 개방형 환수탱크에서 증발되는 에너지 손실을 없앰으로써 에너지 절감 효과를 크게 얻을 수 있다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a steam boiler system, and in particular, to a boiler 110, a heat exchanger and a heat use equipment 150, a closed condensate tank 240, a high efficiency condensate and steam mixed fluid recovery circulation pump 180 And a waste heat recoverer 290, a condensate-steam separated storage tank 170, pipes connecting them, and a plurality of control valves to form a closed circuit, thereby suppressing steam discharged from the open condensate tank. It is possible to improve the thermal efficiency of the system, improve the convenience of management, reduce the manpower, and eliminate the need for additional supply of supplemental water, thereby suppressing the generation of scale in the piping and boilers by supplying additional supplementary water. It can eliminate the customs work for removal, achieve the effect of preventing pollution and extending the life of steam boiler system, Significant energy savings can be achieved by eliminating the loss of energy evaporated from the return tank.
Description
본 발명은 스팀 보일러 시스템에 관한 것으로, 특히 응축수-스팀 분리 저장 탱크와 응축수 및 스팀 혼합 유체 회수 순환 펌프를 설치하여 폐쇄 회로 싸이클을 구성함으로써 스팀의 증발을 방지하고 열효율을 높일 수 있도록 안출한 폐쇄 회로 순환식 보일러 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a steam boiler system, and in particular, a condensate-steam separated storage tank and a condensate and steam mixed fluid recovery circulation pump are installed to form a closed circuit cycle to prevent evaporation of steam and to improve thermal efficiency. Circulating boiler system.
일반적으로 스팀 보일러 시스템은 도 1에서 나타난 바와 같이 보일러(2)와 열 교환기 및 열 사용 설비 기기(6)와 응축수 배출을 위한 스팀 트렙(7)과 응축수 회수탱크(9), 펌프(9) 등으로 구성된다.In general, the steam boiler system, as shown in Figure 1, the boiler (2), heat exchanger and heat-use equipment (6), steam trap (7), condensate recovery tank (9), pump (9), etc. It consists of.
따라서 상기 보일러(2)에서 발생한 스팀은 상기 열 교환기 및 열 사용 설비기기(6)를 거쳐 냉각되어 응축수(16)로 변환된다.Thus, the steam generated in the boiler 2 is cooled through the heat exchanger and the heat using equipment 6 and converted into condensate 16.
이때 응축수 회수 장치 내의 상기 스팀 트랩(7)으로부터 응축수는 대기 압력(15) 상태로 유지되며 응축수 회수 탱크(8)로 모아지고, 대기로 개방된 공기 및 스팀관(10)으로 스팀이 배출되어, 자연 보충수가 부족하여 보충수 밸브(11)로 보충수가 공급된다.At this time, the condensate from the steam trap (7) in the condensate recovery unit is maintained at the atmospheric pressure (15) state is collected in the condensate recovery tank (8), the steam is discharged to the air and the steam pipe 10 open to the atmosphere, The replenishment water is supplied to the replenishment valve 11 due to the lack of natural replenishment water.
그러나 상기와 같이 구성되는 스팀 보일러 시스템은 상기 응축수 회수 탱크(8)에서 대기로 배출되는 증발 손실이 적지 않고, 따라서 자연적으로 물이 줄게 되어 보충수 밸브(11)로부터 보충수를 보충해 주어야 하므로, 이로 인해 유입된 경도 성분 제거를 위한 청관제의 사용과 배관 및 보일러 내에 발생하는 스케일의 제거를 위한 세관 작업등이 필요하다는 문제점이 있었다.However, since the steam boiler system configured as described above does not have a small amount of evaporation loss discharged from the condensate recovery tank 8 to the atmosphere, the water is naturally reduced, and thus the replenishment water must be replenished from the replenishment valve 11. As a result, there was a problem in that the use of a cleansing agent for removing the hardness component introduced and a customs work for removing the scale generated in the pipe and the boiler were necessary.
또한 응축수 회수 장치 내의 상기 스팀 트랩(7)의 고장으로 인한 이의 보수 작업과, 스팀의 증발 손실로 인하여 열 효율이 낮아지게 되는 문제점이 있었다.In addition, there is a problem that the thermal efficiency is lowered due to the repair work and the evaporation loss of steam due to the failure of the steam trap 7 in the condensate recovery unit.
또한 상기 스팀 트랩(7)에 의한 응축수의 배출은 에너지 낭비가 크고 환경 오염의 원인이 되며 수자원의 낭비를 유발하는 문제점이 있었다.In addition, the discharge of the condensed water by the steam trap 7 causes a large amount of energy waste and causes environmental pollution, and causes a waste of water resources.
본 발명은 상기의 문제점들을 해결하고자 안출한 것으로 기존 보일러 시스템의 응축수 회수 장치에서 스팀 트랩을 제거하고, 응축수-스팀 혼합 유체를 분리하기 위한 응축수-스팀 분리 저장 탱크와 응축수-스팀 혼합 유체를 응축수-스팀 분리 저장 탱크로 유출시키는 응축수 및 스팀 혼합 유체 회수 순환 펌프를 사용하여 폐쇄 회로 싸이클을 구성함으로써 응축수 회수 탱크에서 대기로 배출되는 증발 배출을 억제하고 열 효율을 높이는데에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems to remove the steam trap in the condensate recovery unit of the conventional boiler system, to separate the condensate-steam mixed fluid condensate-steam separated storage tank and condensate-steam mixed fluid condensate- The purpose is to reduce the evaporative emissions from the condensate return tank to the atmosphere and to improve thermal efficiency by constructing closed circuit cycles using condensate and steam mixed fluid return circulating pumps to the steam separated storage tank.
또 다른 목적으로는 보충수의 추가 공급을 불필요하도록 함으로써 보충수 추가 공급에 의한 보일러 내부의 스케일의 발생을 억제하고 스케일의 제거를 위한 세관 작업을 없앰으로써 스팀 보일러 시스템의 수명을 연장시키고 에너지를 절약하며 환경 오염을 막는데에 그 목적이 있다.Another purpose is to prolong the life of the steam boiler system and save energy by suppressing the generation of scale inside the boiler by adding supplementary water and eliminating the need for customs work to remove the scale by eliminating the additional supply of make-up water. Its purpose is to prevent environmental pollution.
또 다른 목적으로는 기존의 응축수 회수 장치에서 응축수를 외부로 배출하는 스팀 트랩을 없앰으로써 스팀 보일러 시스템 시공시 시공 비용이 절감되고, 청관제 사용후 관수를 배출하여 스케일 성분을 제거하는 데에서 유발되는 환경 오염의 문제와 보충수 공급에 의한 수자원 낭비를 막도록 하는 데에 그 목적이 있다.Another purpose is to reduce the construction cost when constructing a steam boiler system by eliminating steam traps that discharge condensate to the outside from the existing condensate recovery device, and to remove the scale components by draining the water after using the cleaning agent. Its purpose is to prevent the problem of pollution and the waste of water resources by supply of supplemental water.
또 다른 목적으로는 응축수-스팀 분리 저장 탱크를 사용함으로써 분리된 스팀의 재순환을 가능하게 함으로써 시스템의 효율을 높일 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있다.Another aim is to increase the efficiency of the system by enabling the recirculation of the separated steam by using a condensate-steam separated storage tank.
또 다른 목적으로는 폐쇄 회로를 구성함으로써 관리의 편리함을 도모하고 인력 절감 효과를 얻을 수 있다는 데에 그 목적이 있다.Another purpose is to form a closed circuit for convenience of management and to reduce labor.
제1도는 종래 스팀 보일러 시스템을 나타내는 도.1 is a view showing a conventional steam boiler system.
제2도는 본 발명 폐쇄 회로 순환식 스팀 보일러 시스템을 나타내는 도.2 is a diagram illustrating a closed circuit circulating steam boiler system of the present invention.
제3도는 제2도의 A 부분 확대도.3 is an enlarged view of portion A of FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 버너 2 : 보일러1: burner 2: boiler
3 : 보일러 굴뚝 4 : 스팀3: boiler chimney 4: steam
5 : 안전 밸브 6 : 열 교환기 및 열 사용 설비 기기5: safety valve 6: heat exchanger and heat using equipment
7 : 스팀 트렙 8 : 응축수 회수 탱크7: steam trap 8: condensate recovery tank
9 : 펌프 10 : 공기 및 스팀 배관9: pump 10: air and steam piping
11 : 보충수 밸브 12 : 청관제 투입구11: replenishment water valve 12: cleaning agent inlet
13 : 증기 압력 14 : 증기 공급 밸브13: steam pressure 14: steam supply valve
15 : 대기 압력 15 : 수증기 밸브15: atmospheric pressure 15: steam valve
16 : 응축수 18 : 전극봉16: condensate 18: electrode
100 : 버너 110 : 보일러100: burner 110: boiler
120 : 연통 130 : 스팀120: communication 130: steam
140 : 안전 밸브 150 : 열교환기 및 열 사용 설비 기기140: safety valve 150: heat exchanger and heat using equipment
160 : 스팀 트랩 대용 밸브 170 : 응축수-스팀 분리 저장 탱크160: steam trap replacement valve 170: condensate-steam separation storage tank
180 : 응축수 및 혼합 유체 회수 순환 펌프180: condensate and mixed fluid recovery circulation pump
190 : 스팀 공급 조절 밸브 200 : 응축수 수면계190: steam supply control valve 200: condensate water level meter
210 : 볼 밸브 220 : 체크 밸브210: ball valve 220: check valve
230 : 공기 제거 및 증류수 공급 밸브230: air removal and distilled water supply valve
240 : 밀폐식 응축수 탱크 250 : 후로드 스위치240: sealed condensate tank 250: after-load switch
260 : 보일러 수위 조절 전극봉 스위치260: boiler water level electrode switch
270 : 보일러 관수 280 : 응축수270: boiler water 280: condensate
290 : 폐열 회수기 300 : 보일러 보충수 전자밸브290: waste heat recovery unit 300: boiler replenishment water solenoid valve
310 : 보일러 연소실 320 : 스톱 밸브310: boiler combustion chamber 320: stop valve
330 : 응축수-스팀 혼합 유체 340 : 압력 스위치330: condensate-steam mixed fluid 340: pressure switch
이하, 본 발명의 기술적 구성 및 작용 효과를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings the technical configuration and effect of the present invention will be described in detail.
도 2는 본 발명 폐쇄 회로 순환식 스팀 보일러 시스템의 실시예로서, 보일러(110)와, 열 교환기 및 열 사용 설비 기기(150)와, 밀폐식 응축수 탱크(240)와, 응축수 및 스팀 혼합 유체 회수 순환 펌프(180)와, 폐열 회수기(290)와, 응축수-스팀 분리 저장 탱크(170)와, 이들을 연결하는 배관 및 여러 조절 밸브로 구성됨을 기술적 특징으로 한다.2 is an embodiment of a closed circuit circulating steam boiler system of the present invention, wherein the boiler 110, the heat exchanger and the heat using equipment 150, the closed condensate tank 240, and the condensate and steam mixed fluid recovery Technical features are composed of a circulating pump 180, a waste heat recovery 290, a condensate-steam separated storage tank 170, pipes connecting them and various control valves.
또한 상기 고효율 혼합 펌프(130)는 독일 Crane Pumps ＆ Systems 사의 CS series 펌프로서 고온의(약 160℃) 응축수-스팀 혼합 유체(260)를 펌핑할 수 있으며, 응축수 배출 조절 밸브(170)를 통한 상기 응축수-스팀 혼합 유체(330)를 상기 응축수-스팀 분리 저장 탱크(170)로 펌핑할 수 있도록 구성된다.In addition, the high-efficiency mixing pump 130 is a CS series pump of German Crane Pumps & Systems, which can pump a high temperature (about 160 ℃) condensate-steam mixed fluid 260, the condensate discharge control valve 170 And condensate-steam mixed fluid 330 to the condensate-steam separated storage tank 170.
상기 응축수-스팀 분리 저장 탱크(170)는 내부에서 상기 응축수-스팀 혼합 유체(330)를 스팀(130)과 응축수(280)로 분리하여 상기 스팀(130)은 상기 보일러(110)에서 발생된 스팀과 같이 재순환 싸이클에 들어가고, 상기 응축수(280)는 상기 보일러(110)의 보일러 수위 조절 전극봉 스위치(260)에 의하여 상기 보일러(110)의 보일러 보충수 전자 밸브(300)를 통하여 상기 보일러(110)와 상기 응축수-스팀 분리 저장탱크(170)의 동일 압력 하에서 상기 보일러(110) 수위와 상기 응축수-스팀 분리 저장 탱크(170)의 수위 낙차에 의하여 상기 보일러(110)에 자동 급수되도록 구성된다.The condensate-steam separation storage tank 170 separates the condensate-steam mixed fluid 330 into steam 130 and condensate 280, so that the steam 130 is generated by the boiler 110. Entering the recirculation cycle as described above, the condensate 280 is the boiler 110 through the boiler replenishment water solenoid valve 300 of the boiler 110 by the boiler level control electrode switch 260 of the boiler 110. And the water level of the boiler 110 and the condensate-steam separated storage tank 170 under the same pressure of the condensate-steam separated storage tank 170 are configured to automatically feed water to the boiler 110.
이와 같이 구성된 본 발명의 작동 관계를 도 2에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.When described in detail with reference to Figure 2 the operational relationship of the present invention configured as follows.
상기 보일러(110)는 상기 보일러 수위 조절 전극봉 스위치(260)에 의하여 상기 응축수-스팀 분리 저장 탱크(170)로부터 보일러 보충수 전자 밸브(300)를 통해 유입된 상기 응축수(280)를 버너(100)를 이용하여 가열한다.The boiler 110 burns the condensate 280 introduced from the condensate-steam separation storage tank 170 through the boiler replenishment water solenoid valve 300 by the boiler level control electrode switch 260. Heat using
가열된 상기 응축수(280)는 스팀(130)으로 변환되어 상기 응축수-스팀 분리 저장 탱크(170)로부터 분리된 스팀과 혼합되고 스팀 공급 조절 밸브(190)를 거쳐 상기 열 교환기 및 열 사용 설비 기기(150)로 들어간다.The heated condensate 280 is converted to steam 130 and mixed with steam separated from the condensate-steam separated storage tank 170 and passed through a steam supply control valve 190 to the heat exchanger and heat using equipment ( 150).
상기 열 교환기 및 열 사용 설비 기기(150)에서 열 교환된 스팀은 일부 응축되어 응축수-스팀 혼합 유체(330)로 변환되고 이중 응축수는 상기 밀폐식 응축수 탱크(240)로 들어간다.Steam heat exchanged in the heat exchanger and heat utilization equipment 150 is partially condensed and converted to condensate-steam mixed fluid 330 and the double condensate enters the closed condensate tank 240.
상기 밀폐식 응축수 탱크(240) 내에서 일정 수위 이상으로 응축수가 저장되면 후로드 스위치(250)에 의하여 상기 응축수-스팀 혼합 유체(330)는 상기 응축수 및 스팀 혼합 유체 회수 순환 펌프(180)를 작동시키어 보일러(110)로 유입된다. 또한 상기 후로드 스위치(250)은 필요에 따라 압력 스위치(340)의 작동에 의하여도 동작 가능하다.When the condensate is stored above a predetermined level in the sealed condensate tank 240, the condensate-steam mixed fluid 330 operates the condensate and steam mixed fluid recovery circulation pump 180 by a load switch 250. It is introduced into the boiler 110. In addition, the post load switch 250 may be operated by the operation of the pressure switch 340 as necessary.
이 경우 일정압력이상에서는 응축수 및 스팀혼합유체회수펌프는 계속 작동하게 된다.In this case, above a certain pressure, the condensate and steam mixed fluid recovery pumps continue to operate.
상기 응축수 및 스팀 혼합 유체 회수 순환 펌프(180)에 의하여 상기 응축수-스팀 혼합 유체(330)는 스톱 밸브(320)와 첵크 밸브(220)를 거쳐 A 지점으로 유입된다.The condensate-steam mixed fluid 330 is introduced to the point A by the stop valve 320 and the check valve 220 by the condensate and steam mixed fluid recovery circulation pump 180.
A 지점에서 상기 응축수-스팀 혼합 유체(330)는 도 4에서 나타낸 바와 같이 상기 응축수-스팀 분리 저장 탱크(170)로부터 볼 밸브(120)를 통과한 일부 응축수와 혼합되며, 상기 응결수 회수 회수 순환 펌프(180)에 의하여 가속된 상기 응축수-스팀 혼합 유체(330)에 의하여 상기 응축수-스팀 분리 저장 탱크(170)로부터 유출된 일부 응축수도 유속이 증가하여 폐열 회수기(290)로 유입된다.At point A, the condensate-steam mixed fluid 330 is mixed with some condensate passing through the ball valve 120 from the condensate-steam separated storage tank 170 as shown in FIG. Some of the condensate discharged from the condensate-steam mixed storage tank 170 by the condensate-steam mixed fluid 330 accelerated by the pump 180 is also introduced into the waste heat recovery unit 290 by increasing the flow rate.
상기 폐열 회수기(290)에 의하여 상기 응축수-스팀 혼합 유체(330)는 일부 기화하여 스팀의 비율이 보다 커지게 되며 따라서 상기 응축수-스팀 분리 저장 탱크(170)로부터 상기 보일러(110)로 유입되는 응축수의 비율이 낮아지므로 보다 높은 효율을 얻을 수 있는 효과를 얻을 수 있다.The condensate-steam mixed fluid 330 is partially vaporized by the waste heat recoverer 290 to increase the proportion of steam, and thus condensate is introduced into the boiler 110 from the condensate-steam separation storage tank 170. Since the ratio of is lowered, the effect of obtaining higher efficiency can be obtained.
상기 폐열 회수기(290)를 통한 상기 응축수-스팀 혼합 유체(330)는 상기 응축수-스팀 분리 저장 탱크(170)로 유입되어 상기 응축수-스팀 분리 저장 탱크(170) 내에서 스팀과 상기 응축수로 분리된다.The condensate-steam mixed fluid 330 through the waste heat recovery 290 flows into the condensate-steam separated storage tank 170 and is separated into steam and the condensed water in the condensate-steam separated storage tank 170. .
분리된 스팀은 상기 보일러(110)에서 발생한 스팀과 혼합되어 다시 사이클로 들어가고 응축수는 상기 보일러(110)의 상기 보일러 보충수 전자 밸브(300)에 의하여 상기 보일러(110)로 유입되어 다시 가열된다.The separated steam is mixed with the steam generated in the boiler 110 and enters the cycle again, and the condensed water is introduced into the boiler 110 by the boiler make-up solenoid valve 300 of the boiler 110 and heated again.
이때 상기 보일러 보충수 밸브(300)는 상기 보일러 수위 조절 전극봉(260)에 의하여 동작 수위 조절을 한다. 또한 상기 공기 제거 및 보충수 밸브(230)는 처음 가동전에 연수를 보충하고 이상 수위 저하시 수동으로 연수를 보충하게 하는 역할을 한다.In this case, the boiler refill water valve 300 controls the operation level by the boiler level control electrode 260. In addition, the air removal and replenishment water valve 230 serves to replenish the soft water before the first operation and to manually replenish the soft water when the abnormal water level is lowered.
본 발명 페쇄 회로 순환식 스팀 보일러 시스템은 상기에서 설명한 바와 같이 보일러와, 열 교환기 및 열 사용 설비 기기와, 밀폐식 응축수 탱크와, 응결수 회수 순환 펌프와, 폐열 회수기와, 응축수-스팀 분리 저장 탱크와, 이들을 연결하는 배관과 여러 조절 밸브로 구성되어 폐쇄 회로를 구성함으로써, 개방형 응축수 탱크에서 배출되던 증기 배출을 억제하고 시스템의 열 효율을 높이며, 관리의 편리함을 도모하고 인력 절감 효과를 얻을 수 있는 효과를 얻을 수 있다.The closed-loop circulating steam boiler system of the present invention has a boiler, a heat exchanger and heat-use equipment, a sealed condensate tank, a condensate return circulation pump, a waste heat recoverer, and a condensate-steam separated storage tank as described above. And a closed circuit composed of pipes connecting them and various control valves to suppress steam discharged from the open condensate tank, improve the thermal efficiency of the system, improve the convenience of management, and reduce labor. The effect can be obtained.
또한 보충수의 추가 공급을 불필요하도록 함으로써 보충수 추가 공급에 의한 배관 및 보일러 내부의 스케일의 발생을 억제하고 스케일의 제거를 위한 세관 작업을 줄임으로써 스팀 보일러 시스템의 수명을 연장시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.In addition, it is possible to prolong the life of the steam boiler system by suppressing the occurrence of scale in the piping and the boiler due to the supplementary water supply by eliminating the supplementary water supply, and by reducing the customs work for removing the scale. Can be.
또한 기존의 응축수 회수 장치에서 응축수를 외부로 배출하는 스팀 트랩을 없앰으로써 스팀 보일러 시스템 시공시 시공 비용을 절약하도록 하고, 응축수 배출시 유발되는 환경 오염의 문제와 보충수 공급에 의한 수자원 낭비를 막도록 하는 효과를 얻을 수 있다.In addition, by eliminating the steam trap that discharges condensate from the existing condensate recovery device, the construction cost of the steam boiler system can be saved, and the environmental pollution caused by the discharge of condensate and the waste of water resources due to the supplementary water supply can be prevented. You can get the effect.
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