KR100597429B1

KR100597429B1 - 관류 보일러

Info

Publication number: KR100597429B1
Application number: KR1020040054539A
Authority: KR
Inventors: 김상곤
Original assignee: (주)청명씨에스
Priority date: 2004-07-13
Filing date: 2004-07-13
Publication date: 2006-07-05
Also published as: JP2008506918A; RU2378569C2; US7958852B2; RU2007106174A; CN101002054A; WO2006006821A1; EP1779035B1; EP1779035A4; EP1779035A1; KR20060005662A; US20070163521A1; CN100594330C

Abstract

본 발명의 관류보일러는 상측이 개방된 하우징(111)을 형성하고 하우징(111)의 상측에 결합되는 덮개(112)를 구비하되 덮개(112)의 중앙에 하향으로 가이드관(113)을 형성한 본체(110)와, 상기 본체(110)의 내부 하측에 환형의 수조(122)를 형성하고 상측에 증기공급실(124)을 형성하며 수조(122)에 다수개의 수조파이프(121)를 원호상으로 입설하여 설치하고 수조파이프(121)가 설치된 원호와 동일 원호상에 저온증기유입관(125)과 고온증기배출관(127)을 설치하되 저온증기유입관(125)과 고온증기배출관(127)을 증기히팅관(126)으로 연통시킨 증기공급부(120)와, 상기 본체(110)의 덮개(112)에 형성된 가이드관(113) 내부에 하향으로 버너(131)를 설치하고 버너(131)의 하측에 연소실(132)을 형성시키되 연소실(132)의 상측에서 가이드관(113)과 수조파이프(121)에 상부플레이트(136)를 결합시켜 수조(122)의 상측에 연소실(132)을 형성시키는 히팅부(130)로 구성하므로, 증기공급실 내부에서 발생되는 증기를 연소실에서 재 가열하여 증기의 온도를 대폭 상승시킬 수 있도록 함으로서 열효율 및 에너지 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

관류보일러, 연료절약

Description

관류 보일러{Once-through boiler}

도 1은 본 발명의 관류보일러를 나타낸 사시도.

도 2는 본 발명의 관류보일러를 나타낸 단면도.

도 3는 본 발명의 증기히팅관을 나타낸 사시도.

도 4는 본 발명의 다른 증기히팅관을 나타낸 사시도.

도 5는 본 발명의 다른 증기히팅관을 나타낸 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 관류 보일러 110 : 본체

111 : 하우징 112 : 덮개

113 : 가이드관 114 : 단열재

120 : 증기공급부 121 : 수조파이프

122 : 수조 123 : 원수공급관

124 : 증기공급실 125 : 저온증기유입관

126 : 증기히팅관 127 : 고온증기배출관

128 : 저온증기배출관 129 : 조절밸브

130 : 히팅부 131 : 버너

132 : 연소실 133 : 배기통로

134 : 배기실 135 : 배기관

136 : 상부플레이트

본 발명은 관류보일러에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 관류보일러에서 발생되는 1차증기를 연소실 내부로 재 순환시켜 낮은 압력에도 고온의 증기를 얻을 수 있도록 하여 연료절약은 물론, 증기 발생에 따른 시간의 단축 및 설비자재의 원가 절감과 안전성을 확보할 수 있도록 하는 관류 보일러에 관한 것이다.

보일러(Boiler)는, 연료의 연소열을 물 등에 전달하여 온도와 압력이 높은 증기를 발생시키는 장치로서, 화력발전소와 선박 등의 증기기관, 각종 공장의 작업용이나 난방용 장치 등에 증기를 공급하는 데 사용한다.

이러한 보일러는 그 구조상의 종류에 따라 여러 종류가 있지만, 그 중에서도 강제순환식 보일러에 속하는 관류보일러(Once-through boiler)는 수관 및 긴관 등을 휘어서 만든 관만의 보일러이며, 강제 관류 보일러라고도 하는데 긴관의 한쪽 끝에서 급수하고 펌프로 압송하여 도중에서 차례로 가열, 증발, 과열되어 관의 다른 한 쪽 끝에서 과열 증기로 송출되는 형식의 보일러를 말하며, 고압 증기의 발생에 적합하고 특히 초임계압 보일러인 경우에 유리한 강제순환식 보일러의 일종이다.

최근에는 자동제어의 발달로 취급이 용이하며 소용량이면서 효율이 높고 고압이므로 증기의 열량이 크며 콤팩트하므로 가정용 난방, 사우나, 병원 건설현장 등 가정용 및 산업용으로 널리 사용되고 있다.

또한 관류보일러는 외부로 방출되는 연소가스 중의 수증기를 열교환기와 접촉 콘텐싱(응축)시켜 약 10%정도의 잠열을 다시 회수하므로써 고효율을 실현하는 장치이다.

그러나, 종래기술에 따른 관류보일러는 종래 기술에 따른 관류보일러로 얻어지는 증기의 온도는 100℃ 미만의 온도로 제공되기 때문에 공급되는 난방시설이나 증기시설까지 도달하는 과정에서 증기의 온도가 감소됨에 따라 가정이나 산업용에서 원하는 기준치 온도로 효율적으로 공급하지 못하는 등 열효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

이로 인하여 관류보일러는 보다 높은 온도의 증기를 얻기 위하여 드럼 내부의 압력을 높이게 되는데. 이때 드럼 내부의 압력이 높아지거나 내부에 설치된 수관의 내압강도가 높아져 관류보일러 가동시 안전성을 떨어뜨려 안전사고에 노출되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 주 목적은 관류보일러의 증기공급실 내부에서 발생되는 증기를 연소실에서 재 가열하여 증기의 온도를 대폭 상승시킬 수 있도록 함으로서 열효율 및 에너지 효율을 높일 수 있는 관류보일러를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 높은 온도의 증기를 발생시키기 위하여 기존에 존재하는 수조파이프를 이용하여 손쉽게 높은 온도의 증기를 제공받을 수 있도록 하여 관류보일러의 제작비용 및 자재원가를 절감시킬 수 있도록 하는 관류보일러를 제공하는데 있다.

아울러, 본 발명의 다른 목적은 드럼의 내부 압력을 높이지 않아도 안전하게 높은 온도의 증기를 제공받을 수 있으므로서 안정성을 확보할 수 있도록 하는 관류보일러를 제공하는데 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 관류보일러는 최초 발생되는 증기를 다시 연소실로 유도하여 재 가열하도록 하여 고온의 증기를 얻을 수 있도록 하되 저온증기배출관과 고온증기배출관을 연통시켜 이를 제어하므로 원하는 온도의 증기를 얻을 수 있도록 구성함을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.

여기서 증기를 연소실로 유도하여 재 가열하는 증기히팅관은 연소실의 하부 내주연에 위치하도록 하여 가열시 화염의 불꽃이 직접 부딪치지 않도록 한다.

나아가, 증기히팅관은 코일형, 루프형 또는 이들의 혼합형으로 형성한다.

위와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 관류보일러를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 관류보일러를 나타낸 단면도이며, 도 3는 본 발명의 증기히팅관을 나타낸 사시도이고,도 4는 본 발명의 다른 증기히팅관을 나타낸 사시도이며, 도 5는 본 발명의 다른 증기히팅관을 나타낸 사시도이다.

도 1 내지 도 5 에 나타낸 바와 같이 본 발명의 관류보일러(100)는 상측이 개방된 하우징(111)을 형성하고 하우징(111)의 상측에 결합되는 덮개(112)을 구비하되 덮개(112)의 중앙에 하향으로 가이드관(113)을 형성한 본체(110)와, 상기 본체(110)의 내부 하측에 환형의 수조(122)을 형성하고 상측에 증기공급실(124)을 형성하며 수조(122)에 다수개의 수조파이프(121)를 원호상으로 입설하여 설치하고 수조파이프(121)가 설치된 원호와 동일 원호상에 저온증기유입관(125)과 고온증기배출관(127)을 설치하되 저온증기유입관(125)과 고온증기배출관(127)을 증기히팅관(126)으로 연통시킨 증기공급부(120)와, 상기 본체(110)의 덮개(112)에 형성된 가이드관(113) 내부에 하향으로 버너(131)를 설치하고 버너(131)의 하측에 연소실(132)을 형성시키되 연소실(132)의 상측에서 가이드관(113)과 수조파이프(121)에 상부플레이트(136)을 결합시켜 수조(122)의 상측에 연소실(132)을 형성시키는 히팅부(130)로 구성한다.

상기 본체(110)는 내주연에 단열재(114)를 부착하여 단열효과를 극대화한다.

상기 증기공급부(120)는 수조파이프(121)가 설치된 원호와 동일 원호상에 하단이 막힌 저온증기유입관(125)과 고온증기배출관(127)을 설치하고 저온증기유입관(125)과 고온증기배출관(127)을 증기히팅관(126)으로 연통시키되 증기히팅관(126)을 코일형상으로 형성하여 연소실(132)의 가장자리에 위치되게 하여 버너(131)의 화염불꽃이 직접 부딪치지 않도록 함이 바람직하다.

나아가, 증기히팅관(126)은 연소실(132)의 하부측에 위치하도록 하여 화염불꽃의 가장 폭이 넓은 중심부를 피하도록 하므로 화염불꽃이 직접 부딪치지 않도록 함이 바람직하다.

이 경우에는 연소실(132)의 하부측 38%를 이하로 함이 바람직하다.

여기서 증기히팅관(126)은 코일형이나 루프형 또는 이 들의 혼합형 등으로 형성시킬 수 도 있다.

더불어 증기히팅관(126)은 하부측에 저온증기유입관(125)을 연통시키고 상부측에 고온증기배출관(127)을 연통시켜 마지막까지 최상의 상태로 히팅된 증기가 공급될 수 있도록 함이 바람직하다.

한편, 증기공급부(120)의 수조파이프(121) 상단에는 증기공급실(124)이 형성되고 덮개(112)에 저온증기배출관(128)을 결합하여 수조파이프(121)에서 히팅된 저온의 증기를 공급할 수 있도록 한다.

또, 저온증기배출관(128)과 고온증기배출관(127)을 연통시키되 저온증기배출관(128)과 고온증기배출관(127) 각각에 조절밸브(129)를 설치하여 증기의 온도를 제어할 수 있도록 함이 바람직하다.

또한 수조(122)에는 조절밸브가 구비된 원수공급관(123)을 연통시켜 수조파이프(122)의 수량이 항상 일정하게 유지시킬 수 있도록 한다.

상기 히팅부(130)는 수조(122)의 하부에 배기실(134)을 형성하고 수조(122)를 관통하는 다수개의 배기통로(133)를 형성하여 연소실(132)과 배기실(134)을 연통시키되 배기실(134)의 일측에 배기관(135)을 결합하여 배기가스를 원활하게 배출할 수 있도록 한다.

이러한 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 원수공급관(123)을 통하여 수조에 원수를 공급하여 다수개의 수조파이프(121)에 원수가 적정량 공급되도록 한다.

이러한 상태에서 버너(131)를 점화시켜 연소실(132) 내부를 가열하면 수조파이프(121) 및 수조(122)에 열이 전도되어 수조파이프(121)와 수조(122)에 충진한 원수를 가열한다.

여기서, 수조파이프(121) 내부에 충진된 원수는 기화되어 증기가 증기공급실(124) 내부에 충만하게 되면서 압력이 상대적으로 낮은 저온증기배출관(128)를 통하여 100℃ 미만의 증기를 외부로 공급하게 된다.

또, 600℃ 정도의 고온 증기를 외부로 공급할 경우에는 저온증기배출관(128)에 설치한 조절밸브(129)를 패쇄시키는 동시에 고온증기배출관(127)에 설치된 조절밸브(129)를 개방시켜 기화된 증기가 저온증기유입관(125)으로 유도되게 한다.

나아가 저온증기유입관(125)으로 유도된 저온의 증기는 연소실(132)에 설치된 증기히팅관(126)을 거치면서 재 히팅되어 증기를 고온화 시켜 고온증기배출관(127)을 통하여 외부로 공급하게 된다.

또한 100℃~600℃ 사이의 증기를 외부로 공급할 경우에는 버너(131)의 연료 분사량을 조절하거나 저온증기배출관(128)에 설치한 조절밸브(129)와 고온증기배출관(127)에 설치된 조절밸브(129)의 개방 정도를 조절하여 상기와 같은 증기의 순환으로 저온증기와 고온증기를 혼합하여 외부로 공급하게 된다.

이렇게 고온의 증기를 얻게 되면 압력의 커다란 변화 없이 안전하게 증기를 공급할 수 있게 되므로 연료절약, 시간단축, 설비자재의 원가 절감 및 관류보일러(100)의 가동시 안정성을 확보할 수 있다.

나아가, 증기의 온도를 탄력적으로 변환시킬 수 있어 산업용으로 다양하게 이용되는 업종에 따라 원하는 온도의 증기를 원활하게 공급할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 관류보일러의 연소실 내부에서 발생되는 증기를 재 가열하여 증기의 온도를 대폭 상승시킬 수 있도록 함으로서 열효율 및 에너지 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 높은 온도의 증기를 발생시키기 위하여 기존에 존재하는 수조파이프를 이용하여 손쉽게 높은 온도의 증기를 제공받을 수 있어 관류보일러의 제작비용 및 자재원가를 절감시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

아울러, 드럼의 내부 압력을 높이지 않아도 안전하게 높은 온도의 증기를 제공받을 수 있으므로서 안정성을 확보할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims

삭제
복수의 배기통로가 구비된 수조가 본체 하부에 구성된 관류 보일러에 있어서,

상기 수조(122)로부터 복수로 연결된 수조파이프(121)를 거쳐 수조파이프(121)의 상부에 연통된 증기공급실(124)에 저온의 증기가 모여 증기공급실(124)의 상단에 연통된 저온증기배출관(128)으로 배출되고,

상기 증기공급실(124)의 저온의 증기가 증기히팅관(126)과 연통된 저온증기유입관(125)을 통해 증기히팅관(126)에서 고온의 증기로 가열되어 저온증기유입관(125)과 연통된 고온증기배출관(127)으로 배출되며,

상기 증기히팅관(126)은 수조파이프(121) 및 저온증기유입관(125)과 고온증기배출관(127)의 내주연에 위치하되,

상기 증기히팅관(126)의 입구가 저온증기유입관(125)의 하부에 연결되고,

상기 증기히팅관(126)의 출구는 고온증기배출관(127)의 중심부 이하에 연결되어 버너(131)로부터 발생된 화염의 불꽃이 직접 닿지 않도록 구성한 것을 특징으로 하는 관류 보일러.
제2항에 있어서,

상기 증기히팅관(126)은 코일형 또는 루프형이거나 코일형 및 루프형을 혼합한 형태 중에서 어느 하나로 구성된 것을 특징으로 하는 관류 보일러.
제2항에 있어서,

상기 저온증기배출관(128)과 고온증기배출관(127)의 출구측을 연통시키고,

상기 저온증기배출관(128)과 고온증기배출관(127) 각각에 조절밸브(129)를 설치하여 배출되는 증기의 온도를 조절할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 관류 보일러.