KR100316460B1

KR100316460B1 - 증기발생시스템

Info

Publication number: KR100316460B1
Application number: KR1019950025071A
Authority: KR
Inventors: 프란시스데이비드피츠제럴드
Original assignee: 잭 이. 데온즈; 포스터휠러에너지 코퍼레이션
Priority date: 1994-08-11
Filing date: 1995-08-11
Publication date: 2002-02-28
Also published as: KR960008158A; TW314581B; CN1103424C; CN1127340A; US5560322A; JP2696751B2; JPH0861602A

Abstract

본 발명은 물을 증기로 변환시키기위한, 상부단 ·하부단을 가지고 수평면에 대하여 미소각으로 연장하며, 상부 ·하부 튜브단으로부터 위, 아래로 수직으로 연장하는 복수의 튜브들로 형성 되어진 직립 가열로를 포함하고, 각각의 상하단으로 부터 수직으로 연장하는 튜브들 사이에 서로 동일 면상에 있고, 평행하며 균일하게 배열되어 있고 서로 교차하는 부가적 하부, 상부 수직 튜브가 제공되어지며, 첫째 부가 하부수직 튜브를 통하고, 다음으로 경사진 튜브를 통하고 부가 상부수직 튜브를 통하게 해서 유체를 증기로 변환 시키거나, 열을 가하기위해 가열로부의 전체에 걸쳐 유체를 전달하는 수단을 제공하는 것을 특징으로 하는 증기 발생 시스템이다.

Description

증기 발생 시스템

본 발명은 증기 발생시스템에 관한 것으로, 특히 물을 증기로 변환시키기 위한 임계점 이하 또는 임계점이상의 관통형 중기 발생시스템에 관한 것이다.

일반적으로 관통형 증기발생기는 물을 증기로 변환시키기위해서 압축된 유체(통상, 물)를 증기발생부와 과열부를 통해 순환시키는 작동을 한다.

이러한 장치의 경우, 유닛으로 들어간 물은 관통형 순환로를 통해 통과하여 터빈 등을 구동하는데 사용하는 과열중기로서 그 유닛의 과열부 유출구로부터 방출된다.

이러한 장치는 종래의 드럼형 보일러보다 몇가지의 개선된 점을 제공하는데, 과도한 기동 열손실, 증기 열손실의 부조화,세밀한 제어 및 기동시의 부가적 밸브조절의 필요 등과 같은 많은 문제들이 관통형 증기발생기의 초기형과 관련되어 발생했지만, 이러한 문제점들은 이후의 증기발생 시스템에서는 거의 제거되었다.

예를 들어, 본 출원의 양수인에게 양도된 미합중국특허 제4099384호에 개시된 시스템은 증기발생부와 과열부사이의 주 흐름라인에 배치되어 이 시스템의 기동시 및 완전부하운전 동안 증기 발생부로부터의 유체흐름을 수용하기에 적합하도록 되어진 복수의 분리기를 포함한다. 이장치는 최소의 통제기능과 최소의 밸브비용으로 신속하고 능률적인 기동이 달성될 수 있게한다.

또한, 이 터빈은 증기 강하시에 필요한 보일러 분리밸브나 외부 바이패스 순환로등이 필요없이 지속적이고 점차적으로 증가되어질 수 있는 최적 압력과 온도로 완만하게 부하가 주어진다. 또한, 이 시스템에 따르면, 콘덴서에 대한 최소한의 열손실을 갖는 매우낮은 부하로 계속해서 작동되어질 수 있다.

이후의 장치에서는, 발생기의 가열로부 벽은 직경방향으로 대향된 부분으로부터 바깥쪽으로 연장하는 핀을 가지는 수직으로 연장하는 복수의 튜브에 의해 형성되며, 인접한 튜브의 핀들은 기밀 구조를 형성하기 위해 함께 연결된다. 기동시 가열로는 일정 압력에서 작동하고, 임계점이상의 물은 그 온도를 점차적으로 증가시키기 위해 다중통로의 가열로 경계벽을 통과한다. 이것은 국부적 슬래그 범위, 버너의 고장 및 다른 원인 때문에 튜브가 열을 불균일하게 흡수하거나 다른것들 보다 버너에 더욱 가까운 수직으로 연장하는 튜브부위에 야기되는 열 불균형을 해소하기 위하여 다증통로 사이에서의 헤더의 사용을 요구한다. 이러한 중간 헤더의 사용은 고가일뿐만아니라, 헤더내에서의 증기 와 액체의 분리 확률과 하류순환로에의불평등한 분배 확률때문에 변동압력에서 가열로를 작동시키는 것이 바람직하지 않게한다. 따라서, 이러한 형태의 장치는 압력을 소정의 값으로 감소시키기위해 가열로 유출구와 분리기사이에 배치된 감압부를 요구하고, 부가적으로 가열로 경계벽 순환로에 의해 형성되어진 여러 다양한 통로를 연결하기 위하여 비교적 많은 수의 하강관을 필요로한다.

또한, 본 출원의 양수인에게 양도된 미합중국특허 제4l78l88l호에는 전술한 시스템의 특성들을 결합시키고, 또한 중간 헤더, 부가적 하강관 및 압력 감소부가 필요없는 증기 발생기가 개시되어있다. 이목적을 위해, 이 증기발생기의 가열로부 경계벽은 서로 연결된 복수의 튜브에의해 형성되어있고, 이 튜브부위는 수평면에 대해서 예각으로 연장되어진다. 이 장치의 경우에, 증기 발생기의 가열로부의 상부 및 하부 부위를 구획하는 경계벽은 수직 튜브로 형성되며, 가열로부의 중간부위는 경사진 튜브부에 의해 형성되어진다.

각을 이룬 튜브 배열 장치의 기하학적인 측면을 살펴 볼때, 수평면에 대해서 하나의 각을 이룬 튜브가 일반적으로 (각을 이룬 튜브들의 각에 따라) 두개 또는 세개의 수직 튜브의 공간을 차지 한다는 것이다. 수직의 튜브와 각을 이룬 튜브 사이의 천이를 이루는 분기된 부착물 (하나의 튜브를 두개 또는 세개의 수직튜브에 연결함), 중간천이헤더, 또는 스파이럴 형상의 호퍼(가열로부의 하부에 위치함)를 사용하는 것으로 발표되었다.

수직의 튜브와 각을 이룬 튜브 사이의 천이를 이루기 위한 이러한 방법들은 효율적이지만 이것들은 순환공급설비에서의 밀봉, 2상 유량분배, 열-수압적 민감성, 구조 완성도 및 열적 피로 수명도와 관련된 불합리한 점들을 가지고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 전술한 각을 가진 튜브배열의 모든 잇점을 포함하는 증기발생기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전술한 순환공급설비에서의 밀봉, 2상 유량분배, 열-수압적 민감성,구조 완성도 및 열적 피로 수명도에 관련된 전술한 문제들을 해결하는 증기발생기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 각각의 튜브가 가열로의 중간부에서는 각을 가진부위를, 그리고 가열로의 하부 및/또는 상부에서는 수직부위를 가지며, 가열로의 하부 및 상부의 수직 부분이 각이진 부위의 연속적이고 완만한 연장부인 복수의 튜브를 구비하는 벽이 있는 가열로를 가진 증기발생기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 가열로의 하부의 제1의 일련의 수직튜브와 가열로 상부의 제2의 일련의 튜브를 이용하고, 상기 제1 및 제2의 일련의 튜브는 서로 동일평면상에서 서로 평행하고 각을 갖는 튜브로부터 연장하는 수직튜브 사이에서 균일하게 교차 배치되어 있으며 , 또한 상기 제1 및 제2의 일련의 튜브는 각각 가열로의 상부 및 하부에 있는 각을 갖는 튜브들로부터 연장하는 수직튜브와 유체교환을 하는 증기발생기를 제공하는 것이다.

이러한 것들과 다른목적의 수행을 위해서, 본 발명에 따른 증기 발생기는 하부, 중간부, 상부사이에 경계벽을 가지는 직립가열로를 구비한다. 이벽들은 하부의 제1의 일련의 수직튜브들, 하부 및 상부의 수직부위와 중간부의 각을 가진 부위를 갖는 제2의 일련의 튜브들, 및 상부의 제3의 일련의 수직 튜브들을 구비한다. 상기제1 및 제3의 일련의 튜브들은 동일평면상에서 서로 평행하며 상기 제2의 일련의 튜브의 해당 수직부위 사이에서 균일하게 교차 배치되어있다.

상기 제1의 일련의 튜브들은 제2의 일련의 튜브들에 연결되며, 제2의 일련의 튜브들은 제3의 일련의 튜브들에 연결되므로써, 유체가 상기 튜브들을 통하여 통과되어 유체에 열을 작용시키게된다.

첨부도면을 참조할때, 본 발명의 다른 목적 ,특징및 잇점들이 바람직한 상세한 설명에 의해 충분히 이해될수 있지만 이는 본 발명에 따른 실시예를 예시적으로 나타낸 것이다.

제1도를 참조하면 참조번호"10"은 본 발명의 시스템내에 사용되는 증기발생기를 나타내는 것으로 ,이 증기 발생기는 하위가열로부(12),중간 가열로부(14), 및 상부 가열로부(16)를 포함하고 있다. 가열로부 (12,14,16)를 구획하는 경계벽은 전방벽 (18),후방벽 (20)및 전방과 후방벽사이에서 연장하는 두개의 측벽을포함하며, 양측벽중의 하나가 참조번호 "22"로 표시되어있다. 전방벽(18)과 후방벽(20)의 하부는 종래의 방법으로 재의 축적등을 위한 호퍼부(23)를 형성 하기 위해 하부 가열로부(12)에서 안으로 경사져있다.

제2도에 도시된바와 같이 각각의 벽(18,20,22)은 직경 방향으로 대향하는 부위로 부터 바깥으로 뻗어지는 핀(26)을 가지는 복수의 튜브(24)로 형성되어져있으며, 인접 튜브들의 핀은 기밀 구조를 형성 하기 위하여 함께 연결되어져있다. 도면에는 도시되지 않았지만 상기 벽(18, 20,22)의 외부는 종래의 방법으로 절연되어 외피가 쌓여져있다.

제1도 내지 제3도를 참조하면, 튜브(24)는 하부열로부(12)의 튜브"24a", 가열로부(12,14,16)를 통해서 연속적으로 연장하는 튜브"24b"및 상부가열로부의 튜브"24c"를 포함한다. 하부가열로부(12)의 벽(18, 20, 22)을 형성하는 튜브(24a, 24b)는 호퍼부(23)의 상부에 위치된 수평면p1에 대하려 수직으로 연장된다.

중간가열로부(14)의 벽(18,20,22)을 형성하는 튜브"24b"는 상기수평면(p1)으로부터 증기발생기의 상부에 배치된 면(p2)에 까지 연장되며, 이 튜브들은 상기"p" 및 "p2"면에 대하여 예각으로 뻗어진다. 상부가열로부(16)의 벽(18,20,22)을 형성하는 튜브"24b,24c" 는 상기면(p2)으로부터 상부가열로부의 상단까지 수직으로 뻗어진다.

각각의 튜브(24b)는 가열로의 전체길이에 대하여 연장하고, 두개의 수직부위, 각을 가진 부위 및 두개의 굽힘부위를 갖는것을 알수있다.

중간가열로부(14)내의 튜브(24b)는 면"p2"로 부터 뻗어져서 그것들이면"p2"에서 끝나기 전에, 가열로 주변을 감싸서 벽(18,20,22)을 형성하게된다. 중간가열로부(14)내의 튜브(24b)는 하부가열로부(12)와 상부가열로부(16)내의 튜브의 핀들과 같이 동일한 방식으로 배열되어기능하는 복수의 핀(26)을 가진다.

이후에 상세히 기술되는 바와같이, 하부가열로부(12)내에서 수직 튜브"24a"의 상단은 튜브(24b)의 하단과 연통되어있다. 비슷한 방식으로, 튜브"24b"의 상단은 튜브"24c"의 하단과 연통되어 있다.

제1도내지 제3도에서 도시된 바와같이, 상부가열로(16)내의 후방벽(20)의 상부는 선택된 수의 튜브(24b,24c)들을 후방벽으로 부터 바깥쪽으로 구부림으로써 형성되는 분지벽(20a)을 가지고 있어서 후방벽(20a)의 나머지 튜브(24b,24c)들 사이와 분지벽(20a)을 형성하는 튜브들 사이의 공간을 형성하게 되어 후술하는 바와 같이 연소가스를 상부가열로부(16) 로 부터 방출 시키게 된다.

복수의 버너(28)가 중간 가열로부(14)의 전방벽과 후방벽(18,20)에 배치 되는데 이 실시예에서는 4×3 개의 형태로 버너가 배열 되어 있다. 이 버너 (28)는 이것이 종래의 설계로 이루어진 것이기 때문에 여기서는 도식적으로나타내었다.

도면번호"30 으로 도시된 초입대류지역이 상부가열로부와의 가스흐름 교환에 제공되며,분지벽(20a)을 형성하는 튜브(24b,24c) 부위에 의해 부분적으로 구획된 초입부 바닥(32)을 포함한다. 초입부바닥(32)은 기밀하다는 것을 알수있다. 대류지역(30)은 전술한 방식으로 연결되어진 핀(26)을 가지는 수직으로 연장하는 복수의 튜브(24)로 형성된 전방벽(34),후방벽(36)및 양측벽(38) (제l도에서는 그중에서 하나만 도시됨)을 포함한다.

또한 서로 연결된 복수의 튜브(24)에의해 형성된 간막이벽(44)이 초입 대류지역(30)에 제공 되어서 이 초입 대류 지역을 전방가스통로(46)와 후방 가스통로(48)로 분리 하게된다. 이코노마이저 (50)가 상기 후방 가스통로(48)의 하부에 배치되고, 최초과열기(52)가 이코노마이저 바로위에 배치되며, 재열기튜브(54)의 열이 상기전방가스통로(46)에 제공되어진다.

판형과열기(56)가 상부가열로부(16)내에 제공되어지고,최종 과열기(57)가 상기 판형 과열기(56)와의 유체직교환을 하며 열회수지역 (30)의 초입 부위내에 제공되어진다.

전방벽(18)에 인접하게 배치된 부분을 가지는 복수의 분할벽(58)이 제공되어진다. 이 분할벽(58)은 제l도및 제3도에 도시된 바와같이 중간가열로부(14)의 전방벽의 튜브(24)의 부위를 관통하며, 상부가열로부(16)내에서 윗쪽으로 연장한다. 이 분할 벽(58)은 상부가열로부(16)에서 배수불가능한 돌출 열판의 형태로 배열된다.

초입대류지역(30)의 간막이벽(44),측벽(38),전방벽(34), 및 후방벽(36)과 벽"18,20,22",분지벽(20a)및 분할벽(58)의 상단 부위들 모두는 증기발생부(10)의 상부내의 실질적으로 같은 지역에서 끝난다.

지붕(60)이 증기발생부(10)의 상부에 배치되어 있고, 전술한 방법으로 연결된 핀(26)을 가지며, 가열로부의 전방벽(18) 으로부터 초입 대류지역(30)의 후방벽(36)까지 수평으로 연장하는 복수의 튜브(24)로 이루어진다.

중간 가열로부(14)내의 버너(28)로부터 나오는 연소가스가 상부가열로부(16)까지 윗쪽으로 올라가서 전방가스통로(46)및 후방가스통로(48)로 부터 방출되기전에 초입-대류 지역(30)을 통과 한다는것을 전술한 사항으로 부터 알수있다.

결과적으로 고온가스는 재열기 튜브(54),이코노마이저(50),판형 과열기(56), 최종 과열기(57) 및 최초 과열기 위를 통과 하여 이들 순환로를 통하여 흐르는 유체에 열을 부가하게 된다.

초입-대류지역(30)의 후방 벽에 인접하게 평행관계로 배치된 복수의 분리기(64)가 상기 지붕(60)과 최초과열기(52) 사이의 주흐름 순환로내에 직선으로 설치되어있다.이 분리기(64)는 전술한 특허에 개시된 것들과 동일 하고, 지붕(60)으로부터 방출되는 2상(相)의 유체를 액체와 증기로 분리하게된다.

이 분리기(64)로 부터나온 증기는 즉시 최초과열기(52)로 전달되어지고,액체는 전술한 특허에 개시된 바와같은 더 진전된 처리를 위하여 배수 다기관및 열회수 순환로에 전달 되어진다.

하부가열로부(12)의 벽(22)부위를 도시하는 제4도및 제5도에 더욱 명확히 도시된 바와같이,튜브"24a"와 "24b"는 실질적으로 평행하고 동일 평면상에 있으며,튜브"24b"는 튜브"24b"사이에서 균일하게 배치된다.

본 구체적실시예에서 예를들어 모든 두개의 튜브(24a)에 대해 하나의 튜브(24b)가 있다. 제4도를 참조하면 튜브(24b)는 수평면(p1)아래의 수직방향으로부터 수평면(p2)위의 각이진 방향으로 수평면(p1)근처에 굽혀져있다. 튜브(24b)의 각이진 연장부는 중간가열로부(14)의 벽(18,20,22)을 형성한다. 제5도를 참조하면 튜브(24a)의 상단은 벽(22) 밖으로 굽어져서 헤더(72)에 연결되어 있어서 유체교환이 그 사이에서 이루어진다.

제6도및 제7도는 상부가열로부(16)의 벽(22)부위를 도시한다. 튜브 "24b"는 튜브 "24c"와 평행하고, 동일평면상에 있으며, 튜브(24c)사이에서 균일하게 배치된다. 본 구체적 실제예에서, 예를들어 모든 두개의 튜브(24c)에 대해서 하나의 튜브(24b)가 있다. 제6도를 참조하면 튜브(24b)는 (제4도및 제5도에 관하여 기술한바와 같이)수평면 (p2)아래의 수직방향으로 부터 수평면(p2)위의 각이진 방향으로 수평면(p2)근처에서 굽혀져있다. 수평면(p2)위의 튜브(24b)의 수직 연장부는 상부 가열로부(16)의 벽(18,20,22)을 형성한다.제7도를 참조하면 튜브(24c)의 하단은 벽(22)의 밖으로 굽혀져서수평헤더(82)에 연결 되어있어서 유체교환이 그 사이에서이루어진다.

본발명에 따른 증기발생기의 측벽(22)을 도시하는 제8도를 참조하면, 유체흐름 순환로는 튜브"24a"의 하단으로부터 튜브"24c"의 상단까지 이루어져있다.

이 목적을 위하여 부가적 수평헤더들이 제공되는데,이수평 헤더들은 튜브"24a"의하단과 유체교환하는 유입헤더"70",튜브"24b"의 하단과 유체교환 하는 유입헤더"76",튜브"24b"의 상단과 유체교환 하는 유출헤더"78", 및 튜브"24c"의 상단과 유체교환 하는 유출헤더"84"를 포합한다. 도시하지는 않았지만, 튜브"24a"의 하단과 튜브"24c"의 상단은 전술한 바와같이 동일 튜브의 대향 단부와 비숫한 방식으로 측벽(22)의 밖으로 굽어짐으로써 헤더"70,84"는 헤더"72,82"와 같이 측벽(22)의 바깥쪽에 배치되어져 있다. 측벽(22)의 바깥쪽에 배치된 수직 하강 파이프(74)는 튜브(24a)의 상단 과 튜브(24b)의 하단 사이 에서의 유체교환을 제공한다; 유사하게 측벽의 바깥쪽에 배치된 수직 하강파이프(80)는 튜브(24b) 상단과 튜브(24c)하단 사이에 유체교환을 제공한다.

측벽(22)내에서의 연속적인 유체흐름이 유입 헤더(70),튜브(24a),유출헤더 (72),하강 파이프(74),유입헤더(76),튜브(24b),유출헤더(78),하강 파이프(80),유입헤더(82),튜브(24c),및 유출헤더(84)를 통하여이루어진다는것이 이해될것이다. 유체가 하부가열로부(12)내및 상부가열로부(16)내에서 2개의동로를 만든다는것이 또한 이해될수있다.

제8도에서는 상기 순환로를 단지 한쪽측벽(22)과 관련하여 나타냈지만 하부가열로부(12)의 벽(18,20)내의 튜브(24a,24b)가 호퍼부(23)를 형성하기위하여 경사진 것을 제외하고는 순환로가 전방벽(18),후방벽(20)및 다른쪽측벽(22)에 있어서는 동일하다는 것을 알수있다.

표현의 명확화를 위하여 도면에 도시하지는 않았지만, 전술한사항 이외에 적절한 유입헤더구및 유출헤더,하강파이프및 도관이 제공되어서 지붕(60)과 전술한 벽 및 열교환기의 각각의 튜브(24)들이 유체 연통상태로 위치되어 하기에서 상세히 기술될 흐름 순환로를 확립하게된다.

제1도를 참조하면,작동시 외부공급원으로부터의 급수는 가열로벽(18,20,22)의 하부에 제공된 유입헤더(70)(제8도참조)로 전달되기전에 급수의 온도를 올리기 위해 이코노마니저 튜브(50)를 통과 하게된다. 모든 물은 윗쪽으로 흘러 벽(18, 20,22)및 특히 제8도에 도시된 바와 같이 벽들을형성하는 튜브(24a,24b,24c)를 통하여 동시에 흘러서 증기발생기(10)의 상부에 위치한 헤더(84)(제8도참조)내에 모여지기전에 최소한 같은 부분을 증기로 변환 시킬 정도로 물의온도를 상승 시키게된다.

가열로내의 인접 수직튜브들 사이의 유체온도 차이는 적어도 100 F로 유지되어야만 한다. 그후 유체는 적당한 하강관등(도시되지 않음 )을 통해 아래쪽으로 통과한 다음에 분할벽(58)(제2도참조)을 통해 위쪽으로 전달되어 추가적인 열이 유체에 부가되어진다. 그 다음 유체는 지붕(60)을 통해서 모아져 거기를 통과한후 초입대류지역(30)의 벽(34,36,38,44)을 통해 보내진다. 지붕(60)으로 부터 그 유체는 적절한 수집 헤더등을 경유해 통과되어 액체 부분으로부터 유체의 증기 부분을 분리 하는 분리기 (64)에 전달되어진다.

그 액체부분은 더 진전된 처리를 위하여 분리기로부터 배수다기관및 열회수 순환로(도시되지 않음)에 전달되어지고, 분리기(64)내의 유체의 증기 부분은 최초과열기(52)안으로 직접 전달되어진다. 최초과열기로부터 유체는 건조 증기상태로 터빈등으로 전달되기전에, 판형과열기 (56)와 최종과열기 (57)에 전달되어진후 분무조절된다.

전술한 사항으로 부터 얻어지는 잇점은 예를들어 중간가열로(14)를 형성하기위하여 주위둘러싼 경사진 튜브의 사용은 유체가 가열로 열 불균형을 평균화 할수있게하고, 하나의 완전통로내의 가열로부의 경계벽(18,20,22)를 통과 하게 함으로써 다중통로및 그와 관련된 중간헤더및 하강관파이프를 사용하지 않을 수 있게한다. 또한 경사진 튜브를 사용함으로써 비교적 높은 질량유동률 및 큰 튜브를 수직으로 배열된 튜브장치에 이용 할수있게된다.

또다른 잇점이 여기에서 기술된 튜브(24b)의 수직 부위와 경사진 부위 사이에서의 천이를 활용함으로써 얻어진다.예를들어 분기 부착물과 비교할때, 순환공급 설비에서의 구조 완성도및 열피로 수명도가 향상된다. 또한 2상흐름이 제거되거나, 더욱 균일하게 분배되어진다.튜브(24b)의 전체 열적용량이 감소됨으로써 출력엔탈피 불균형이 튜브(24b)의 모든 부하에서 감소되어진다. 튜브(24b)와 유입구에서의 과냉각이 감소되어지고, 임계압력이하의 압력으로 작동 하는 동안 튜브(24b)의 열적-수리적 민감성이 향상되는 결과를 가져온다. 하부가열로 부(12)내의 튜브내에서의 유체의 질량유동률은 분기 부착물 이나 중간 헤더 사용시 얻어지는것 보다 50%이상 크다.

측벽(22)보다 많은 열을 흡수하는 안쪽으로 휘어진 벽(18,20)으로 인하여 야기되는 유입구에서의 호퍼부(23)내의 튜브(24b)로의 열흡수 불균형은 분기부착물 이나 중간헤더가 사용될때 얻어지는 열흡수 불균형의 l/3정도이다. 만약 불연속 밴드부재가 튜브(24b)의 수직부위와 경사진 부위 사이에 사용되면,내화밀봉 대신에 용접밀봉이 사용될수있다.

전술한 바람직한 구체적실시예가 직사각형 모양의 단면적을 가지는 가열로를 포함하지만,경사진 튜브의 배열장치가 유지되는한 원형 이나 포물선 형태의 단면적을가지는 가열로가 이용될수 있다는 것을 알수있다.

예를 들어 가열로는 가열로의 단면 형상에 일치하는 형태의 나선형상을 가질수있다.(이와 관련하여 진정한 수학적 의미의 나선은 실질적으로 직사각형 단면적을 가지는 보일러 에서는 발생 되지않음에도 불구하고, 튜브가 가열로 경계벽 내에 각을 이루게 배치되어있는 본 발명에 의한 보일러 형태는 종래의 기술에서 통상의 지식을 가진자에 의해, "나선형 튜브 보일러 " 로서 통상지칭 되다는 것이 주목 되어야만한다. )

튜브(24b)가 가열로 둘레를 완전할 1 회전에 못미치게 둘러 싸거나 또는 1 회전이상을 둘러싸게 될수있는데 이것은 가열로의 전체 치수에 따른다는 것이 이해되어진다.

각을 가진 튜브(24b)는 다양한 각으로 수평면에 대해 기울어져 있고, 튜브(24b)의 각각에 대해 하나 또는 그 이상의 수직튜브(24a,24c)가 있다. 튜브(24b)는 또한 수직튜브와 각을 가진 튜브부위 사이에 불연속밴드부재를 이용할수있으며,밴드부재의 입구와 출구의 직경은 다르다.튜브(24b)는 매끄러운 구멍이나 강선 구멍을 가지며, 또한 다중 리드 리브나 내부 리본형 난류기를 사용할수있다.

다시 제8도를 참조하면, 각을 가진 튜브(24b)의 상단과 버퍼 사이의 유체교환을 제공하기 위해 하강관(80)은 열회수 지역내의 단구경측벽버퍼(86)에 연결될수 있다는 것을 또한 알수있다. 그러면 열회수 지역 버퍼 순환로에서의 사용을 위해 유체가 튜브(24b)의 상단 으로부터 전달되므로써, 구경/열회수 지역과 가열로 봉입벽 사이의 용접 계면에서의 열 응력을 감소 시킨다.

또한 간략히 표현하기 위하여 증기 가열기 부위를 생략 하였음을 알수있다. 예를 들어 증기 발생기의 경계벽 주위에 연장되는 예비설비가 제공될수있고, 바람상자등이 기존의 방식으로 공기를 공급하기위해 버너(28)주위에 제공될수있다. 또한, 상부가열로부(16)와 초입대류 지역(30)을 형성하는 튜브(24)의 상단부위가 종래의 방식으로 최상의 보조와 열팽창을 도모하기위해 증기 발생기부(10)위쪽의 위치에 매달려질수있다는 것이 이해되어진다.

상기에서 제한된 수의 본발명의 바람직한 실시예만이 기술 되었지만 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다음의 특히 청구 범위로 한정된 본질및 범위를벗어남이 없이 여러가지 치환,변형 및 변경이 가능하다는 것을 알수있을 것이다.

제 1 도는 본 발명에따른 증기발생기의 개략 단면도;

제 2 도는 제 1 도의 선 2-2를 따라 취해진 단면도;

제 3 도는 제 1 도의 증기발생기의 부분 사시도;

제 4 도는 제 1 도의 경계벽의 하부와 중간부사이에 배치된 튜브의 확대 부분정면도;

제 5 도는 제 4 도의 선 5-5를 따라 취해진 도면;

제 6 도는 제 1 도의 경계벽의 중간부와 상부 사이에 배치된 튜브의 확대 부분 정면도;

제 7 도는 제 6 도의 선 7-7을 따라 취해진 도면;

제 8 도는 제 1 도의 증기발생기 가열부의 경계벽을 통하는 유체순환로의 개략도 이다.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

12 ; 하부 가열로부 14 : 중간 가열로부

16 : 상부 가열로부 18 : 전방벽

20 : 후방벽 22 :측벽

24a : 하부 가열로부 튜브 24b : 중간 가열로부 튜브

24c : 상부 가열로부 튜브 26 : 핀

28 : 버너 30 : 대류 지역

46 : 전방 가스통로 48 : 후방 가스통로

50 : 이코노마이저 52 : 최초 과열기

54 : 재열기 튜브 56 : 판형 과열기

57 : 최종 과열기 70,82 : 유입구 헤더

72,78,84 : 유출구 헤더 80 :하강 파이프

82 : 수평 헤더

Claims

가열로의 하부벽부위를 형성하기 위해 수직으로 연장하는 튜브의 제1부위;

상기 가열로의 상부벽부위를 형성하기 위해 수직으로 연장하는 튜브의 제2 부위;

상기 하부벽 부위를 형성하기 위해 상기 하부벽부위내에서 수직으로 연장하며, 상기 가열로의 중간벽부위를 형성하기 위해 경사져 있으며, 또한 상기 상부벽부위를 형성하기 위해 상기상부벽 부위내에서 수직으로 연장하는 튜브의 제3부위;및

열을 상기 유체에 작용시키기 위해 유체를 상기 튜브들을 통하여 통과 시키기 위한 수단을 구비하며;

상기튜브의 제3부위가 상기 하부벽부위내의 튜브의 상기 제1부위및 상기 상부벽 부위내의 튜브의 상기 제2부위와 교차 되어 있으며, 동일 평면상에서 평행관계에 있는 것을 특징으로 하는 증기발생시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 튜브의 제3부위가 상기 하부벽 및 상부벽의 부위들 각각의 부위와 상기 중간벽의 모든 부위를 형성하는 하는 것을 특징으로 하는 증기 발생시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 가열로를 기밀하게 하기위해 인접튜브 사이에서 연장하는 복수의 핀을 더 가지는 것을 특징으로 하는 증기 발생시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 튜브의 제3 부위내의 각각의 튜브가 단일의 연속적인 완만한 유체 유동 통로를 형성하는것을 특징으로 하는 증기발생시스템.
제 1 항에 있어서,

상기튜브의 제3부위의 각각이 상기 하부벽과 중간벽 부위사이의 제 1 단일-통로 굽힘 부위와 상기 중간벽과 상부벽부위 사이의 제2 단일 통로 굽힘 부위를 포함하는 것을 특징으로 하는 증기발생시스템.
제 1 항에 있어서,

과열부, 유체 분리수단및 상기 가열로와 상기 과열부 사이에서 연속하는유동관계로 상기 유체 분리 수단을 연결하는 유체유동순환로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증기발생시스템.
제 6 항에 있어서,

상기 유체분리수단이 상기 시스템의 기동시와 완전 부하 운전 동안 상기 가열로로부터 나오는 유체를 수용하여 상기 유체를 액체와 증기로 분리 시키며, 상기유체흐름 순환로가 상기 시스템의 기동시와 완전 부하 운전 동안 증기를 상기 유체 분리수단으로부터 상기 과열로부로 전달하는 것을 특징으로 하는 증기 발생시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 제 3 부위와 유체교환하는 단구경측벽 버퍼를 가지는 열회수지역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증기 발생기.
복수의 튜브에의해 형성 되어진 경계벽을 가지는 직립 가열로부;

상기 벽의 하부에서 수직으로 연장하는 상기 튜브의 제 1 부위;

상기 벽의 상부에서 수직으로 연장하는 상기 튜브의 제2 부위;

상기 하부벽 부위내에서 수직으로연장 하며, 상기 벽의 중간 부위에서는 경사져 있으며, 상기 상부벽 부위에서 수직으로 연장하는 상기 튜브의 제3 부위;및

상기 가열로 에서 발생된 열을 상기 유체에 작용 시키기 위해 유체를 상기 튜브들을 통하여 통과 시키기위한 수단을 구비 하며;

상기 튜브의 제3부위가 상기 하부벽 부위내의 튜브의 상기 제1 부위및 상기 상부벽 부위내의 튜브의 상기 제2 부위와 교차되어있으며, 동일평면상에서 평행관계에 있는 증기 발생시스템.
제 9 항에 있어서,

상기 튜브의 제3 부위가 상기 하부벽및 상부벽 의 각각의 부위와 상기 중간벽의 모든 부위를 형성하는 것을 특징으로 하는 증기발생시스템.
제 9 항에 있어서,

상기 가열로를 기밀하게 하기위해 인접튜브 사이에서 연장하는 복수의 핀을 더가지는 것을 특징으로 하는 증기 발생시스템.
제 9 항에 있어서,

상기튜브의 제3 부위의 각각이 상기 하부벽과 중간벽부위 사이의 제l 단일-통로 굽힘부위와 상기 중간벽과 상부벽부위사이의 제2 단일-통로 굽힘 부위를 포함하고, 그러게 함으로 해서 상기 튜브의 제3 부위내에서 상기 가열로부의 전체길이에 걸쳐서 연장하는 단일의 연속적인 완만한 유체 유동통로를 형성하는 것을 특징으로 하는 증기 발생시스템.
제 12 항에 있어서,

상기 제1및 제 2굽힘 부위가 유입구및 출구를 가지며, 이유입구 및 유출구의 직경이 서로 다른 것을 특징으로 하는 증기 발생시스템.
제 9 항에 있어서,

과열부, 유체분리 수단, 및 상기 가열로부와 상기 과열부에서 연속하는 유동관계로 상기 유체 분리 수단을 연결하는 유체유동순환로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증기발생시스템.
제 14 항에 있어서,

상기 유체분리수단이 상기 시스템의 시동시와 완전부하운전 동안 상기 가열로부터 나오는 유체를 수용하여, 상기 유체를 액체와 증기로 분리하며, 상기 유체 흐름 순환로가 상기 시스템의 기동시와 완전부하 운전 동안 증기를 상기 유체분리수단으로부터 상기 과열 부로 전달하는 것을 특징으로 하는 증기발생시스템.
제 9 항에 있어서,

상기 튜브의 제3부위로 부터 유체를 수용하는 단구경 측벽 버퍼를 가지는 열회수지역을 더 포함 하는 것을 특징으로 하는 증기 발생시스템.
제1의 일련의 튜브들 ,제2의 일련의 튜브들 및 제3의 일련의 튜브들로 이루어지며 상기 제1의 일련의 튜브들과 제3의 일련의 튜브들이 수직으로 연장되는 복수의 튜브들에 의해 형성되는 하부, 중간부및 상부로 베열된 경계벽들을 가진 직립 가열로부; 및

상기 제1의 일련의 튜브들을 통과 한후 상기 제2의 일련의 튜브들을 통과한 다음에 상기 제3의 일련의 튜브들을 통과 하는 유체에 열을 작용 시키기위하여 유체를 상기튜브들을 통하여 통과 시키기 위한 수단을 구비하며:

상기 제2의 일련의 튜브들내의 각각의 튜브가 수직으로 연장하는 제1부위,제l굽힘 부위,수평면에 대하여 예각으로 연장하는 부위,제 2 굽힘부위, 및 수직으로 연장하는 제 2 부위를 순서대로 가지며, 이렇게 하여 상기 제2의 일련의 튜브들내의 각각의 튜브가 상기 가열로부의 전체 길이에 걸쳐 연장되는 단일의 연속적인 완만한 유체흐름 통로를 형성하며,

상기 벽의 하부가 상기 제2의 일련의 튜브들 사이에서 균일하게 배열되어 그들과 교차되어 있으며 동일평면 상에서 평행관계에 있는 상기 제1의 일련의 튜브들을 포함하며,

상기벽의 중간부가 상기 제2의 일련의 튜브들의 경사진 부분을 포함하며,

상기 벽의 상부가 상기 제2의 일련의 튜브들 사이에서 균일 하게 배열되어 그들과 교차되어 있으며 동일 평면상에서 평행관계에 있는 상기 제3의 일련의 튜브들을 포함하는 것을 특징으로 하는 증기 발생시스템.
제 17 항에 있어서,

상기 가열로를 기밀하게 하기 위하여 인접 튜브들 사이에서 연장하는 복수의 핀들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증기 발생시스템.
제 17 항에 있어서,

과열부:

유체분리수단;

상기 가열로부 와 상기 과열부 사이에서 연속하는 유동 관계로 상기유체 분리 수단을 연결하는 유체 유동 순환로;및

상기 제2의 일련의 뷰브로부터 유체를 수용하는 단구경 측벽 버터를 가지는 열회수 지역을 구비하며:

상기 분리 수단이 상기 시스템의 기동시와 완전부하 운전 동안 상기 가열로로부터 유체를 수용하여 상기 유체를 액체와 증기로 분리시키며,상기 유제흐름 순환로가 상기 시스템의 기동시와 완전 부하 운전 동안 중기를 상기 유체 분리 수단으로 부터 상기 과열기부로 전달하는 것을 특징으로 하는 증기 발생시스템.
제 l7항에 있어서,

상기 제1및 제2의 굽힘 부위가 유입구및 유출구를 가지며,이 유입구및 유출구의직경이 서로다른 것을 특징으로 하는 증기발생 시스템.