KR100571611B1

KR100571611B1 - 보일러의 응축수 생성방지구조

Info

Publication number: KR100571611B1
Application number: KR1020040071377A
Authority: KR
Inventors: 박찬우; 김원규
Original assignee: 주식회사 경동보일러
Priority date: 2004-09-07
Filing date: 2004-09-07
Publication date: 2006-04-17
Also published as: KR20060022530A

Abstract

본 발명은 고효율 보일러 관체 내부에서 응축수 발생을 방지하기 위해 관체의 측면에 난방수의 바이패스부를 설치함으로써 상부의 고온의 난방수가 하부의 난방환수부로 유입되게 하여 배기가스의 온도가 노점온도 이하로 내려가는 것을 방지하기 위한 보일러의 응축수 생성방지구조에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은 콘트롤부, 버너, 연소실, 연관, 물집을 포함하여 이루어진 보일러의 응축수 생성방지구조에 있어서, 상기 물집에는 상부의 고온의 난방수를 하부로 압송시키기 위해 설치된 바이패스부가 형성되어 있고; 상기 콘트롤부에는 상기 바이패스부의 작동을 조절하는 바이패스조절부가 형성되어 있으며; 상기 물집에는 물집내의 난방환수 온도를 측정하여 상기 콘트롤부에 온도 데이터를 송신하는 온도센서가 설치되어 있는 것; 을 특징으로 한다.

이와 같은 구성에 의한 본 발명은 고가의 내식성 재질을 사용하지 않고도 산성응축수발생으로 인한 부식문제 및 환경오염을 방지할 수 있어 제품 가격 상승을 방지하여 고효율 보일러 제품의 보급을 촉진하는 효과가 있다.

보일러, 응축수, 바이패스부

Description

보일러의 응축수 생성방지구조{Structure with by-pass for preventing condensated water generation of boiler}

도 1은 본 발명의 응축수 생성방지구조를 나타낸 설명도.

*도면의 주요부분에 따른 부호의 설명*

10 : 바이패스부 11 : 펌프

12 : 바이패스관 20 : 버너

30 : 연소실 40 : 연관

50 : 물집 60 : 온도센서

70 : 콘트롤부 71 : 바이패스조절부

80 : 난방수출구 90 : 난방환수입구

본 발명은 고효율 보일러에서 발생되는 산성의 응축수 생성을 방지하기 위한 보일러의 응축수 생성방지구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고효율 보일러 관체 내부에서 발생하는 산성의 응축수 발생을 방지하기 위해 관체의 측면에 난방수의 바이패스부를 설치함으로써 상부의 고온의 난방수가 하부의 난방환수부로 유입되게 하여 배기가스의 온도가 노점온도 이하로 내려가는 것을 방지하기 위한 보일러의 응축수 생성방지구조에 관한 것이다.

종래의 일반보일러는 상향식의 버너에서 발생한 배기가스가 연소실을 거쳐 상부로 통하는 하나의 연관을 거치게 되므로 열효율은 최고 90% 정도를 나타내고 있고, 배기가스 온도는 노점온도 보다 훨씬 높은 온도인 약 180℃ 이상의 배기가스 온도를 나타내고 있다.

상기 열효율을 높이기 위해 일반보일러의 경우 배기가스와 열교환하는 전열면적을 증대시킴으로써 열효율을 높일 수 있고(이 경우 일반적인 가동조건에서는 응축수가 생기지 않음),

콘덴싱 보일러의 경우에는 버너에 의해 연소된 열을 이용하여 직접적으로 난방수를 가열하는 현열교환기 외에 상기 현열교환기를 통과한 배기가스의 잔열을 이용하여 난방수를 가열하는 잠열교환기를 설치함으로써 열효율을 높게 하고 있다.

그러나, 이러한 보일러는 특정 보일러 가동 조건(초기 가동시, 보일러 가동 중지시, 온수 사용시 등) 및 난방면적 대비 보일러 용량이 작을 때(즉, 난방을 필요로 하는 면적은 넓은데 반해 보일러의 용량이 상대적으로 작은 경우)에는 관수의 온도가 낮아 열교환이 잘 일어나므로 배기가스 온도가 노점온도(공기 중의 수분이 온도를 빼앗겨 응축이 되어 물이 되는 온도) 이하로 급격히 하강하여 응축수가 발생하게 된다.

또한 이와 같은 보일러에서는 난방환수입구가 있는 하부의 난방환수온도보다 난방수출구가 있는 상부의 난방수온도보다 더 낮으므로 상하부간에 난방수온도에 편차가 발생한다.

따라서 배기가스가 온도가 낮은 하부측의 난방환수와 열교환을 한다면 배기가스온도가 노점온도 이하로 내려갈 수 있으므로 응축수가 발생할 수 있고, 또한 물집내의 상하부간에 위와 같이 온도차가 발생하므로 온수 사용량이 많은 때에는 출탕되는 온수의 온도에 편차가 발생하는 문제점이 있다.

상기 배기가스 중에는 미량의 CO₂, NO_X및 SO_X와 같이 산성물질을 포함하고 있는데, 특히 기름을 연료로 사용하는 보일러에서는 배기가스중에 황성분이 포함되어 있으므로, 이러한 배기가스가 상기 응축수와 결합하게 되면 PH 2 정도의 강산성의 응축수가 발생하게 된다.

따라서 고효율 보일러에서 배기가스 온도가 노점온도 이하로 되면 이러한 산성의 응축수가 발생하게 되는데, 이와같은 산성의 응축수가 열교환기에 닿게 되면 부식이 발생하므로 상기 열교환기를 고가의 고내식성의 재질로 사용해야 하는 문제점이 있었다.

또한 응축수가 생성되면 보일러 관체 내에서 생성된 산성의 응축수를 중성으로 중화하는 중화시스템을 갖추어야 하는 문제점도 있다.

이와같이 고가의 재질을 사용하고 중화시스템을 설치하게 되면 보일러 제품의 가격 상승으로 이어지므로 결국 고효율 제품의 보급을 저해하는 원인으로 작용하게 되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 보일러 물집의 측면에 난방수의 바이패스부를 설치하여 물집내의 난방수 온도분포를 균일하게 함으로써, 산성의 응축수 생성을 방지하고, 응축수중화장치 및 열교환기의 재질을 고가의 내식성 재질을 사용하지 않고 제품 가격 상승을 방지하여 고효율 보일러 제품의 보급을 촉진하며, 온수 사용량이 많을 때에도 온도편차가 거의 없는 보일러의 응축수 생성방지구조를 제공함에 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 보일러의 응축수 생성방지구조는, 보일러의 전체 작동을 조절하는 콘트롤부, 상기 콘트롤부의 연소신호을 수신하여 화염을 분사시키는 버너, 상기 버너의 연소에 의해 배기가스가 발생되는 연소실, 상기 연소실에서 발생한 배기가스가 연관 내부를 통과하면서 열교환을 하는 열교환부, 상기 열교환부 둘레를 감싸면서 난방수로 채워진 물집을 포함하여 이루어진 보일러의 응축수 생성방지구조에 있어서,

상기 물집에는 상부의 난방수를 하부로 압송시키기 위해 바이패스부가 설치되어 있고; 상기 콘트롤부에는 상기 바이패스부의 작동을 조절하는 바이패스조절부가 형성되어 있으며; 상기 물집에는 물집내의 난방환수 온도를 측정하여 상기 콘트롤부에 온도 데이터를 송신하는 온도센서가 설치되어 있는 것; 을 특징으로 한다.

또한, 상기 바이패스부는 상부와 하부로 나뉘어진 2개의 바이패스관과 상기 바이패스관 사이에 개재되어 있는 펌프로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 바이패스조절부는 온도센서로부터 측정된 난방환수 온도가 응축온도 이하가 되는 경우 상기 펌프를 가동하도록 신호를 송신하고, 보일러작동모드가 온수모드인 경우 펌프를 연속하여 가동하도록 신호을 송신함으로써 물집 상부의 난방수를 하부로 압송시키도록 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 온도센서는 물집 하부의 난방환수입구측에 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 하향식 보일러에 본 발명의 보일러의 응축수 생성방지구조를 나타내는 설명도이다.

보일러의 상부에는 연료를 연소시키기 위해 액체의 연료를 기화시켜 분사하는 하향식의 버너(20)가 설치되어 있고, 상기 버너(20)의 하부에는 연료의 연소에 의한 배기가스가 발생하는 연소실(30)이 형성되어 있다.

상기 버너(20)의 연소에 의해 발생한 배기가스는 연소실(30) 및 연관(40)을 통과하면서 물집(50)내의 난방수와 열교환이 이루어지고, 상기 연관(40)을 통과하는 배기가스는 노점온도보다 높은 온도를 가지는데, 상기 연관(40)은 연소실(30)을 통과한 배기가스를 상부로 이송시킨 후 다시 하부로 이송시킴으로써 열효율을 높인 구조로 이루어져 있다.

상기 물집(50)내의 난방수 온도분포는 난방수출구(80)가 있는 물집(50) 상부의 난방수 온도가 난방환수입구(90)가 있는 물집(50) 하부의 난방환수 온도보다 높으므로, 하부측의 온도가 낮은 난방환수와 열교환을 하는 배기가스의 온도가 노점온도보다 낮아진 경우에는 응축수가 발생하게 된다.

따라서 이러한 응축수의 발생을 방지하기 위해서는 배기가스의 온도가 노점온도 이하로 내려가는 것을 방지하여야 하고, 이를 위해서는 배기가스와 열교환을 하는 난방수에 지나치게 많은 열을 빼앗기지 않도록 하기 위해 난방환수입구(90)가 있는 물집(50) 하부의 난방수 온도를 노점온도 이상으로 유지할 필요가 있다.

이를 위해 상기 물집(50)의 측부에는 물집(50)의 상부와 하부를 연결하는 바이패스부(10)를 설치하고, 상부의 높은 온도의 난방수를 하부로 압송하여 하부의 낮은 온도의 난방환수 온도를 높여줌으로써 배기가스 온도가 노점온도 이하로 하락하는 것을 방지하여 응축수의 발생을 방지하게 된다.

상기 바이패스부(10)는 물집(50) 측면과 관통되어 연결된 상,하 2개의 바이패스관(12,12')과 상기 바이패스관(12,12') 사이에 개재되어 있는 펌프(11)로 구성되어 있다.

또한, 보일러 물집(50)에는 온도센서(60)를 설치하여 난방을 위해 열교환과정을 끝내고 물집(50)내로 되돌아오는 난방환수의 온도를 측정하게 되는데, 이를 위해 상기 온도센서(60)는 고온의 배기가스로부터 저온의 난방환수로 열전달이 활발하게 되어 응축수가 발생할 수 있는 난방환수입구(90)가 있는 물집(50)의 하단부에 설치되는 것이 바람직하다.

상기 온도센서(60)에 의해 측정된 온도 데이터는 콘트롤부(70)의 바이패스조절부(71)로 입력된다.

상기 난방환수입구(90)측의 난방환수 온도를 실험적으로 측정해보면 약 40℃정도가 되는데, 이 온도는 가동조건, 습도 등에 따라 변동될 수 있다.

따라서 상기 난방환수 온도가 열교환에 의해 배기가스온도가 노점온도 이하로 떨어져 응축수가 발생할 수 있는 온도(이하, '응축온도'라 한다.)를 상기 난방환수 온도에 영향을 미치는 여러 가동조건에 따라 실험에 의해 결정하여 상기 바이패스조절부(71)에 입력한다.

상기 바이패스조절부(71)는 측정된 난방환수의 온도를 미리 입력된 응축온도와 비교하여 난방환수의 온도가 상기 응축온도 이하라고 판단되면 펌프(11)에 제어신호를 송신하고, 상기 제어신호를 수신한 펌프(11)는 모터를 가동시켜 물집(50) 상부의 난방수를 하부로 압송시켜 상부와 하부의 온도분포를 균일하게 한다.

또한, 보일러 작동모드가 온수모드인 경우에는 상기 펌프(11)를 연속하여 가동시킴으로써 물집(50) 상부와 하부의 온도편차를 없애 응축수의 발생을 방지함과 동시에 온수 사용시 온도 편차를 줄일 수 있게 된다.

본 발명의 보일러의 응축수 생성방지구조는 도 1에 나타난 보일러 뿐만 아니라, 종래의 상향식 일반보일러에서도 전열면적을 넓혀 열효율을 높인 경우에는 응축수가 발생할 수 있으므로 도 2에서와 같이 상기 바이패스부 및 바이패스조절부와 온도센서를 설치함으로써 본 발명이 적용될 수 있다.

위와같은 작동에 의해 보일러내의 난방수 온도를 항상 노점온도보다 높은 온도로 유지함으로써 상기 난방수와의 열교환에 의해 배기가스의 온도가 노점온도 이하로 내려가는 것을 방지하여 응축수의 발생을 방지하게 된다.

이와 같은 구성에 의한 본 발명의 보일러의 응축수 생성방지구조는, 열교환기에서 산성응축수의 발생을 방지할 수 있고 이로 인해 응축수중화장치 및 열교환기의 재질을 고가의 내식성 재질을 사용하지 않고도 산성의 응축수 발생으로 인한 부식문제 및 환경오염을 방지할 수 있어 제품 가격 상승을 방지하여 고효율 보일러 제품의 보급을 촉진하는 효과가 있다.

또한, 항상 일정한 온도의 온수를 유지함으로써 온수 사용량이 많을 때에도 온도편차가 거의 없게 되어 필요 이상의 큰 용량 보일러의 사용으로 인한 에너지 낭비를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims

보일러의 전체 작동을 조절하는 콘트롤부, 상기 콘트롤부의 연소신호을 수신하여 화염을 분사시키는 버너, 상기 버너의 연소에 의해 배기가스가 발생되는 연소실, 상기 연소실에서 발생한 배기가스가 연관 내부를 통과하면서 열교환을 하는 열교환부, 상기 열교환부 둘레를 감싸면서 난방수로 채워진 물집을 포함하여 이루어진 보일러의 응축수 생성방지구조에 있어서,

상기 물집에는 상부의 난방수를 하부로 압송시키기 위해 바이패스부가 설치되어 있고; 상기 콘트롤부에는 상기 바이패스부의 작동을 조절하는 바이패스조절부가 형성되어 있으며; 상기 물집에는 물집내의 난방환수 온도를 측정하여 상기 콘트롤부에 온도 데이터를 송신하는 온도센서가 설치되어 있는 것; 을 특징으로 하는 보일러의 응축수 생성방지구조.
제1항에 있어서, 상기 바이패스부는 상부와 하부로 나뉘어진 2개의 바이패스관과 상기 바이패스관 사이에 개재되어 있는 펌프로 구성된 것을 특징으로 하는 보일러의 응축수 생성방지구조.
제1항에 있어서, 상기 바이패스조절부는 온도센서로부터 측정된 난방환수 온 도가 응축온도 이하가 되는 경우 상기 펌프를 가동하도록 신호를 송신하고, 보일러작동모드가 온수모드인 경우 펌프를 연속하여 가동하도록 신호을 송신함으로써 물집 상부의 난방수를 하부로 압송시키도록 이루어진 것을 특징으로 하는 보일러의 응축수 생성방지구조.
제1항에 있어서, 상기 온도센서는 물집 하부의 난방환수입구측에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 보일러의 응축수 생성방지구조.