KR100685074B1 - 화석연료를 사용하는 연속 유동 증기 발생기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화석연료(B)용으로 가스 터빈 연소실을 포함하는 화석연료를 사용하는 연속 유동 증기 발생기(2)에 관한 것이다. 연료 가스 측상에는 수직 가스 추출기(8)가 수평 가스 추출기(6) 하방에 배치된다. 연소실(4)의 주변 벽부(9)는 서로 용접되면서 수직으로 배치되어 있는 증발관들(10)로 구성된다. 본 발명의 목적은 특히 제조 및 조립이 용이한 연속 유동 증기 발생기(2)를 제공하는 것에 있다. 연속 유동 증기 발생기의 작동동안 연소실(4)의 인접한 증발관들(10) 간의 온도 차이가 가능한 한 낮게 유지되어야 한다. 상기 목적을 위해 연속 유동 증기 발생기(2)에는 연소실(4) 내에서 수평 가스 추출기(6)의 높이에 배치되는 다수의 버너들(30)이 제공된다. 다시 말해 동시에 유동 매체(S)에 의해 공급될 수 있는 다수의 증발관들(10)의 경우 전부하시 증기 출력(M)(단위, kg/s), 동시에 유동 매체(S)에 의해 공급되는 상기 증발관들(10)의 내부 횡단면 표면의 총면적(A)(단위, m2)으로 이루어진 비율은 1350(단위, kg/sm2)보다 작다.

Description

화석연료를 사용하는 연속 유동 증기 발생기 {FOSSIL FUEL FIRED CONTINUOUS-FLOW STEAM GENERATOR}
본 발명은 연료 가스 측에서 수평 가스 추출기의 후방에 수직 가스 추출기가 배치되어 있는 화석연료용 연소실을 포함하고 동시에 상기 연소실의 주변 벽부가 기밀 방식으로 서로 용접되어, 수직으로 배치된 증발관으로 형성되는 연속 유동 증기 발생기에 관한 것이다.
증기 발생기를 구비한 발전소의 경우 증기 발생기 내에서 유동 매체의 증발을 위해 연료의 에너지가 이용된다. 이때 유동 매체는 통상적으로 증발기 회로 안에서 운반된다. 증기 발생기에 의해 공급되는 증기는 다시금 예컨대 증기 터빈의 구동용 및/또는 이와 연결된 외부 공정용으로 제공되어질 수 있다. 만약 증기가 증기 터빈을 구동시키는 경우라면 증기 터빈의 터빈 축을 통해 대개 발전기 또는 가공기계가 작동된다. 발전기의 경우, 발전기에 의해 생성된 전류는 상호 연결된 동력 시스템(interconnected power system) 및/또는 고립된 동력 시스템(isolated power system)으로 공급도록 제공되어질 수 있다.
이때 상기 증기 발생기는 연속 유동 증기 발생기로서 형성될 수 있다. 연속 유동 증기 발생기는 VGB 발전소 기술 73호(1993), 4권 352-360 페이지 내에 공개되는 J. Franke, W. Koehler 및 E. Wittchow의 "Benson 증기 발생기용 증발기 개념"의 논문에 공지되어 있다. 연속 유동 증기 발생기에서는 단일 경로에서 증발관으로 제공되는 증기 발생기 튜브들을 가열함으로써 증기 발생기 튜브 내의 유체 매체가 증발하게 된다.
연속 유동 증기 발생기는 통상적으로 수직으로 구성된 연소실을 구비하도록 설계된다. 이는 상기 연소실을 통과하는 가열 매체 또는 연도 가스가 거의 수직으로 이동하도록 연소실이 구성되어 있음을 의미한다. 이때 연료 가스 측에서 연소실의 후방에 수평 가스 추출기가 배치되어 있을 수 있으며, 이와 동시에 거의 수평의 유동 방향으로의 연료 가스 유동의 전환은 연소실로부터 수평 가스 추출기 내로의 전이부에서 이루어진다. 그러나 상기 연소실들은 일반적으로 연소실 길이에서 열적으로 감소되는 변화에 따라 일련의 스테이지를 필요로 한다. 상기 스테이지에 연소실이 매달려진다. 이 때문에 연속 유동 증기 발생기의 제조 및 조립시에 연속 유동 증기 발생기의 전체 높이가 높아지면 질수록 기술적인 비용이 더욱 상승한다. 이는 전 부하시 80kg/s 이상의 증기 동력 출력을 갖도록 설계되는 연속 유동 증기 발생기의 경우에 특히 그러하다.
연속 유동 증기 발생기는 압력이 제한되지 않도록 형성되며, 따라서 생-증기 압력은, 액체-상 매체와 증기-상 매체 사이의 단지 극미한 밀도 차이가 존재하는 곳에서 물의 임계 압력(pkri = 221 bar) 보다 훨씬 높아지는 것이 가능하다. 높은 생 증기 압력은 높은 열적 효율을 양호하게 하기 때문에, 그로 인해 연료로서 예컨대 경질탄 또는 갈탄을 이용하는, 화석연료를 사용하는 발전소의 CO2 방출량은 낮아질 수 있다.
특히 문제가 되는 것은 관벽 또는 재료 온도를 고려하여, 연속 유동 증기 발생기의 가스 추출기 또는 연소실의 주변 벽부를 설계하는 것이다. 대략 200바까지의 임계 이하의 압력 영역에서, 증발관의 내부 표면의 습윤화가 보장되어질 수 있다면, 연소실의 주변 벽부의 온도는 본질적으로 물의 포화 온도의 수준에 의해 결정된다. 이는 예컨대 그 내부에 특정한 표면 구조를 갖는 증발관을 이용함으로써 달성된다. 또한, 특히 내부면이 리브 조직으로 이루어지는 증발관이 고려된다. 연속 유동 증기 발생기 내에 리브 조직을 갖는 증발관을 사용하는 것은 예컨대 상기 인용한 논문으로부터 공지되어 있다. 상기의 이른바 리브 붙이관(ribbed tube), 다시 말해 리브 조직의 내부 표면을 가지는 튜브들은 튜브 내벽에서 유동 매체로 특히 양호하게 열을 전달한다.
경험적으로 연소실의 주변 벽부가 서로 다르게 가열되는 점이 피해지기 어렵다는 것이 알려져 있다. 그러므로 증발관들의 서로 다른 가열에 근거하여 더 높은 정도로 가열되는 증발관들로부터 나오는 유동 매체의 배출 온도는 연속 유동 증기 발생기들에 있어서 일반적으로 보통 또는 덜 가열되는 증발관들보다 더욱 높다. 따라서 인접한 증발관들 사이의 온도 차이가 발생할 수 있으며, 상기 온도 차이는, 연속 유동 증기 발생기의 수명을 감소시키거나, 심지어는 관 파열을 야기할 수 있는 열 응력을 초래한다.
그러므로 본 발명의 목적은, 특히 낮은 제조 비용 및 조립 비용으로 제조가 가능하고, 또한 작동에 있어서 연소실의 인접한 증발관들 간의 온도 차이가 특히 낮게 유지되는, 앞서 언급한 유형의 화석연료를 사용하는 연속 유동 증기 발생기를 제공하는 것에 있다.
상기 목적은 본 발명에 따라, 상기 연속 유동 증기 발생기가 수평 가스 추출기의 높이에 배치되는 다수의 버너들을 가지는 연소실을 포함하고, 유동 매체가 병렬로 공급될 수 있는 다수의 증발관들 각각에 대해, 전부하시 증기 동력 출력(M)(단위, kg/s)과 상기의 유동 매체가 병렬로 공급될 수 있는 증발관의 내부 횡단면 표면(A)(단위, m2)의 총면적으로부터 형성되는 비율이 1350(단위, kg/sm2)보다 작게 될 수 있도록 설계됨으로써 해결된다.
본 발명은 연속 유동 증기 발생기가 간단한 수단으로 설계 가능한 매달림 구조(suspension construction)를 포함함으로써 특히 낮은 제조 및 조립 비용으로 제조 가능하다는 사고로부터 출발한다. 이때 비교적 낮은 비용으로 제조되는, 연소실을 매달기 위한 스테이지는 동시에 연속 유동 증기 발생기의 전체 구성 높이를 특히 낮출 수 있다. 연속 유동 증기 발생기의 특히 낮은 구성 높이는, 연소실이 수평으로 구성됨으로써 달성될 수 있다. 이와 관련하여 버너들은 연소실 벽에 수평 가스 추출기의 높이로 배치된다. 그러므로 연속 유동 증기 발생기의 작동 동안 연료 가스는 거의 수평의 주 유동 방향으로 연소실을 통과하여 흐른다.
그러나 수평 연소실에 있어서 연속 유동 증기 발생기가 작동하는 동안, 연료 가스 측에서 보았을 때 연소실의 뒤쪽 영역은 연료 가스 측에서 보았을 때 연소실의 앞쪽 영역보다 비교적 덜한 정도로 가열된다. 그 외에도 예컨대 버너에 인접한 증발관은 연소실 코너에 배치되는 증발관보다 더 큰 정도로 가열된다. 이때 심한 경우에는 연소실의 앞쪽 영역에서는 뒤쪽 영역에서보다 대략 3배 정도 높게 가열이 이루어질 수 있다. 증발관들 내의 지금까지 통상적인 질량 유동 밀도(단위는 kg/m2s)이며, 100% 증기 출력(전 부하)과 관련함)이 2000kg/m2s인 경우, 질량 유동률(mass throughput)은, 각각 전체 튜브들의 질량 유동률의 평균값과 관련한 각각의 경우, 더 높은 정도로 가열되는 튜브 내에서는 떨어지며, 그리고 더 낮은 정도로 가열되는 튜브 내에서는 증가한다. 이러한 특성은 증발관들의 총압력이 강하하는 동안에 비교적 높은 비율의 마찰에 의한 압력 손실에 의해 야기된다. 그 외에도 연소실의 높이가 특히 낮기 때문에 증발관들의 상대적 길이 차이는 실제로 연소실이 수직으로 배치되는 경우보다 더욱 크다. 이러한 점은 추가적으로 각각의 증발관들의 가열에 있어서의 그리고 마찰에 의한 압력 손실에 있어서 차이를 증대시킨다. 그럼에도 불구하고 인접하는 증발관들 사이의 온도를 거의 동일하도록 보장하기 위해, 연속 유동 증기 발생기는, 비교적 더 낮은 정도로 가열되는 증발관 내에서보다 비교적 더 높은 정도로 가열되는 증발관 내에서 유동 매체의 유동률이 자동으로 더 높게 조정되는 방식으로 설계되어야 한다. 이러한 점은 일반적으로 평균의 온도로 가열되는 한 증발관의 측지적인 압력 강하(△pG)(단위 bar)가 자신의 마찰에 의한 압력손실(△pR)(단위 bar)의 몇 배에 이르는 경우에 해당된다. 질량 유동이 일정할 때 비교적 더 높은 정도로 가열되는 증발관 내에서 유동률 상승에 대한 조건은 다음의 식으로 설명된다 :
Figure 112004057317258-pct00001
상기 식에서 △pB(단위 bar)는 가속 압력 강하의 변화이며, △Q(단위 kJ/s)는 가열의 변화이며, M(단위, kg/s)은 질량 유동이며, K(단위 (bar/s)/kJ)는 상수이다. 상기 부등식에서 공식화된 조건은, 질량 유동이 일정한 경우 더 높은 정도로 가열될 때 총압손실 △(△pG + △pR + △pB)(단위 bar)은 감소되어야 함, 다시 말해 수학적으로 음수가 되어야 함을 지시하고 있다. 또한, 다수의 증발관들 내에서 동일한 총압손실이 지배적이라면, 더 낮은 정도로 가열되는 증발관에 비해서 더 높은 정도로 가열되는 증발관 내에서는, 위에 진술한 부등식에 상응하게, 유동 매체의 유동률이 상승해야 한다.
포괄적인 계산은 의외의 결과를 가져오는데, 다시 말해 병렬로 연결되는 다수의 증발관들의 경우 전부하시 연속 유동 증기 발생기의 증기 출력(M)(단위 kg/s)과 상기 병렬로 연결되는 증발관들의 내부 횡단면(A)(단위 m2)의 총면적으로 이루어지는 비율이 1350(단위 kg/sm2)보다 크지 않다면, 수평의 연소실을 갖는 연속 유동 증기 발생기에 대해, 상기 부등식에서 공식화된 조건이 충족된다. 또한, 수학적으로 다음과 같은 공식이 제공된다 :
Figure 112004057317258-pct00002
이때 연속 유동 증기 발생기의 전부하시 증기 출력(M)은 허용되는 증기 발생으로서 뿐만 아니라 보일러 최대 연속 정격(BMCR)으로서 표시되며, 그리고 증발관의 각각의 내부 횡단면은 수평 섹션에 관한 것이다.
바람직하게는 각각 연소실의 병렬로 연결되는 다수의 증발관들의 전방에는 공동의 유입구 집진 시스템이 배치되며, 그리고 그 후방에는 공동의 배출구 집진 시스템이 배치되어 있다. 이와 같이 설계되는 연속 유동 증기 발생기는 병렬로 연결되는 다수의 증발관들 사이에 허용되는 압력 보상을 가능케 하며, 그럼으로써 각 경우에 병렬로 연결되는 모든 증발관들은 동일한 총압손실을 갖게 된다. 이러한 점은, 더 낮은 정도로 가열되는 증발관에 비해서 더 높은 정도로 가열되는 증발관의 경우에 앞서 언급한 부등식에 상응하게 유동률이 상승해야만 함을 의미한다.
연소실의 단부벽의 증발관들은 연소실의 측면 벽부를 형성하는 주변 벽부의 증발관들에 대해 유동 매체의 측에서 볼 때 전방에 배치되는 것이 바람직하다. 그럼으로써 더 많이 가열되는 연소실의 단부벽이 특히 양호하게 냉각된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 개선점으로서, 연소실의 다수의 증발관들의 튜브 내부 직경은 연소실 내 증발관들의 각각의 위치에 따라 선택된다. 이러한 방식으로 증발관들은 연소실 내에서 연료 가스 측에서 사전 설정 가능한 가열 패턴에 적응될 수 있다. 그럼으로써 증발관들을 통한 유동에 작용하는 영향이 특히 신뢰할만한 방식으로 연소실의 증발관의 배출구에서 온도 차이를 낮게 유지시킨다.
증발관들 안으로 유도되는 유동 매체로 연소실의 열을 특히 양호하게 전달하기 위해, 다수의 증발관들은 각각의 경우 그들의 내측에 다중 나사산을 형성하는 리브 조직을 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이때 바람직하게는 튜브 축에 대해 수직인 평면과 튜브 내측에 배치되는 리브 조직의 플랭크 사이의 기울기 각도(α)는 60°보다 작으며, 바람직하게는 55°보다 작다.
즉, 내부 리브 조직을 구비하지 않은 증발관, 즉 이른바 평면 가공단 튜브로 설계되어 가열되는 증발관 내에서는, 지정된 습기 함유량으로부터 특히 양호한 열 전달을 위해 필요한 관벽의 습윤화가 유지되기 어렵다. 습윤화가 이루어지지 않는 경우 위치에 따라 건조한 관벽이 존재할 수 있게 된다. 상기와 같은 건조한 관벽으로의 전환은 악화된 열 전달 양상을 갖는, 이른바 열 전달 위기를 초래하며, 그 결과 일반적으로 상기의 위치에서 관벽 온도는 특히 급격하게 상승한다. 그러나 평면 가공단 튜브에 비해서, 내부에 리브 조직을 갖는 증발관 내에서는 상기 열전달 위기가 증기 질량 함유량이 > 0.9인 경우에 비로소, 다시 말해 증발이 종료되기 전 짧은 시간동안에만 발생한다. 이는 나선형 리브 조직에 의해 유동이 회전하기 때문이다. 상이한 원심력 때문에 물 부분이 증기 부분으로부터 분리되어, 관벽으로 운반된다. 그로 인해 관벽의 습윤화는 높은 증기 함유량을 가지게 될 때까지 유지되며, 그 결과 열전달 위기의 구역에서도 유동 속도가 매우 높다. 이를 통해 열전달 위기에도 불구하고 상대적으로 양호한 열전달이 발생하고, 결과적으로 낮은 관벽 온도를 형성할 수 있게 된다.
연소실의 다수의 증발관들은 유동 매체의 관류를 감소시키기 위한 수단들을 포함하고 있는 것이 바람직하다. 이때 상기 수단들이 스로틀 장치로 형성된다면 특히 바람직하다. 상기 스로틀 장치들은 예컨대 증발관 내에 설치될 수 있으며, 각 증발관의 내측 한 위치에서 튜브 내부 직경을 감소시킨다. 이때 다수의 병렬 파이프라인을 포함하고 이를 통해 연소실의 증발관들에 유동 매체가 공급될 수 있는 라인 시스템 내에, 유동을 감소시키기 위한 수단들을 구비하는 것도 역시 바람직하다. 이때 상기 라인 시스템은 또한 병렬로 유동 매체가 공급될 수 있는 증발관들의 유입구 집진 시스템의 전방에 배치되어 있을 수 있다. 이때 상기 라인 시스템의 하나 또는 다수의 파이프라인 내에는 예컨대 스로틀 피팅이 제공될 수 있다. 증발관들을 통과하는 유동 매체의 관류를 감소시키기 위한 상기 수단들은 각각의 증발관을 통과하는 유동 매체의 유동률은 연소실의 상기 증발관 각각의 가열에 적용되는 것을 가능케 한다. 그럼으로써 추가적으로 증발관들의 배출구에서 유동 매체의 온도 차이는 특히 신뢰할만한 방식으로, 특히 낮게 유지된다.
수평 가스 추출기 및/또는 수직 가스 추출기의 측면 벽부는 기밀 방식으로 서로 용접되어 있으며, 수직으로 배치되고, 각각 병렬로 유동 매체가 공급될 수 있는 증기 발생기 튜브들로 형성되는 것이 바람직하다.
인접한 증발관들 내지 증기 발생기 튜브들은 그들의 종방향 면에서 금속 스트립, 소위 핀(fin)에 의해 기밀 방식으로 서로 용접되는 것이 바람직하다. 상기 핀들은 튜브의 제조 과정동안 이미 튜브들과 단단히 고정되도록 연결될 수 있으며, 상기 튜브들과 하나의 유닛을 형성할 수 있다. 튜브와 핀들로 형성되는 상기 유닛은 또한 핀관(finned tube)으로서 명명된다. 핀 폭은 증발관 내지 증기 발생기 튜브 내부로의 열 유입에 영향을 미친다. 그러므로 핀 폭은 바람직하게는 연속 유동 증기 발생기 내 각각의 증발관들 내지 증기 발생기 튜브들의 위치에 따라 연료 가스 측에서 사전 설정 가능한 가열 패턴에 적용된다. 이때 사전 설정된 가열 패턴은 실험값으로 측정되는 통상적인 가열 패턴이거나 또는, 예컨대 단계별 가열 패턴과 같은 대략적인 추정치일 수 있다. 서로 다른 증발관들 내지 증기 발생기 튜브들이 매우 상이하게 가열되는 경우에도 적합하게 선택된 핀 폭을 통해, 또한 모든 증발관들 내지 증기 발생기 튜브들 내로의 열 유입이, 증발관 내지 증기 발생기 튜브들의 배출구에서의 온도 차이가 특히 낮게 유지되는 방식으로, 달성될 수 있다. 이러한 방식으로 재료의 피로가 빨리 나타나는 것이 방지된다. 그럼으로써 연속 유동 증기 발생기는 특히 긴 수명을 가지게 된다.
수평 가스 추출기에 다수의 과열기 가열 표면이 배치되는 것이 바람직하다. 상기 과열기 가열 표면은 연료 가스의 주 유동 방향에 대해 거의 수직으로 배치되며, 상기 표면의 튜브들은 유동 매체의 관류를 위해 병렬로 연결되어 있다. 매달리는 구성 방식으로 배치되며 또한 격벽 가열 표면으로서 명명되는 상기의 과열기 가열 표면들은 대류를 통해 주로 가열되며, 유동 매체 측에서 연소실의 증발관들 후방에 배치된다. 이를 통해 연료 가스 열의 특히 양호한 활용이 보장된다.
수직 가스 추출기는 다수의 대류 가열 표면들을 포함하고 있으며, 상기 대류 가열 표면들은 연료 가스의 주 유동 방향에 대해 거의 수직으로 배치되는 튜브들로 형성되는 것이 바람직하다. 대류 가열 표면의 상기 튜브들은 유동 매체의 관류를 위해 병렬로 연결되어 있다. 또한, 상기 대류 가열 표면들은 대류를 통해 주로 가열된다.
또한, 연료 가스의 열을 특히 완전하게 활용하기 위해 수직 가스 추출기는 이코노마이저를 포함하는 것이 바람직하다.
버너들은 연소실의 단부벽, 다시 말해 연소실의 측면 벽부에 배치되는 것이 바람직하다. 상기 측면 벽부는 수평 가스 추출기로의 배출 개구부의 반대에 위치해 있다. 상기와 같이 형성되는 연속 유동 증기 발생기는 특히 간단한 방식으로 연료의 연소 길이에 적용될 수 있다. 이때 연료의 연소 길이란 연료 가스 온도가 평균값으로 지정되는 경우 수평 방향의 연료 가스 속도에 연료 불꽃의 연소 시간(tA)을 곱한 값을 의미한다. 이때 각각의 연속 유동 증기 발생기에 대한 최대 연소 길이는 연속 유동 증기 발생기의 전부하시, 즉 이른바 전부하 작동시 증기 출력(M)인 경우에 생성된다. 연료 불꽃의 연소시간(tA)은 다시금 예컨대, 연료 가스 온도가 평균값으로 지정되는 경우 중간 크기의 탄진 입자가 완전히 연소되기 위해 필요한 시간이다.
예컨대 높은 온도의 용융된 재(ash)가 유입하기 때문에 발생하는 수평 가스 추출기의 재료 손상 및 바람직하지 못한 오염을 방지하기 위해, 수평 가스 추출기의 단부벽에서부터 유입 영역까지의 거리로 규정되는 연소실의 길이는 적어도 연속 유동 증기 발생기가 전부하로 작동하는 동안에 연료의 연소 길이와 동일한 것이 바람직하다. 상기 연소실의 수평의 길이는 일반적으로 깔때기 상부 에지에서부터 연소실 커버까지로 측정되는 연소실 높이의 적어도 80%에 해당된다.
연소실의 길이(L)(단위, m)는, 바람직하게는 전부하시 연속 유동 증기 발생기의 증기 출력(M)(단위, kg/s), 화석연료의 불꽃의 연소시간(tA)(단위, s) 및 연소실로부터 나오는 연료 가스의 배출 온도(TBRK)(단위, ℃)의 함수로서, 화석연료의 연소열을 특히 양호하게 활용할 수 있도록 선택된다. 이때 전부하시 연속 유동 증기 발생기의 증기 출력(M)이 주어진 경우, 연소실의 길이(L)에 대해서는 다음 두 함수 (1)과 (2) 중 더 높은 값이 근사법에 의해 적용된다 :
L (M, tA) = (C1 + C2 · M) · tA 및
L (M, TBRK) = (C3 · TBRK + C4)M + C5(TBRK)2 + C6 · TBRK + C7.
위의 식에서,
C1 = 8 m/s이며;
C2 = 0.0057 m/kg이며;
C3 = -1.905 · 10-4 (m·s)/(kg℃)이며;
C4 = 0.286 (s·m)/kg이며;
C5 = 3·10-4 m/(℃)2이며;
C6 = -0.842 m/℃이며;
C7 = 603.41 m이다.
본 명세서에서 "근사적으로"라는 말은 각각의 함수에 의해 정의되는 값의 허용 편차가 +20%/-10% 정도라는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명으로 달성되는 이점들은 특히 다수의 병렬로 연결되는 증발관들에 대한 전부하시 연속 유동 증기 발생기의 증기 출력과 상기 증발관들의 내부 횡단면의 총면적간의 비율을 적합하게 선택함으로써, 증발관들을 통과하는 유동 매체의 관류가 특히 가열에 대해 양호하게 적용되며 그 결과 증발관들의 배출구 온도가 거의 동일하게 보장된다는 점이다. 이때 연속 유동 증기 발생기가 작동하는 동안에 인접한 증발관들의 온도 차이에 의해 야기되는 연소실 주변 벽부 내 열응력은 각각의 경우에 예컨대 관 파열의 위험이 존재하는 값 이하로 유지된다. 그러므로 연속 유동 증기 발생기 내에서 비교적 더욱 긴 수명을 가지는 수평의 연소실을 사용하는 것이 가능해진다. 그 외에도 연료 가스의 거의 수평인 주 유동 방향에 맞게 연소실을 설계함으로써 특히 콤팩트한 연속 유동 증기 발생기 구조를 형성할 수 있다. 이는 증기 터빈을 포함하는 발전소 내에 연속 유동 증기 발생기가 설치될 때 연속 유동 증기 발생기에서 증기터빈까지의 연결관이 특히 짧게 연결되도록 한다.
본 발명의 실시예는 도면을 참고하여 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 2패스 구조로 화석연료를 사용하는 연속 유동 증기 발생기를 개략적으로 도시한 측면도이며;
도 2는 각각의 증발관을 개략적으로 도시한 종단면도이며;
도 3은 곡선 K1에서 K6까지를 포함하는 좌표 그래프이다.
서로 동일하고 기능적으로 대응되는 부품들은 모든 도면에 있어 동일한 도면 부호로 표시된다.
도 1에 따르는 연속 유동 증기 발생기(2)는 증기 터빈 플랜트를 포함하며, 여기서는 자세히 도시되지 않은 발전소에 할당되어 있다. 이때 상기 연속 유동 증기 발생기는 전부하시 적어도 80kg/s의 증기 출력에 맞게 설계되어 있다. 이때 연속 유동 증기 발생기(2) 내에서 생성되는 증기는 증기 터빈의 구동을 위해 사용되며, 상기 증기 터빈은 다시금 전류 생성을 위한 발전기를 구동시킨다. 이때 발전기에 의해 생성되는 전류는 상호 연결된 파워 시스템 또는 고립된 파워 시스템 내로 제공된다.
화석연료를 사용하는 연속 유동 증기 발생기(2)는 수평 구조 형태로 설계되는 연소실(4)을 포함하고 있으며, 상기 연소실에는 연료 가스 측에서 수평 가스 추출기(6)의 후방에 수직 가스 추출기(8)가 배치되어 있다. 연소실(4)의 주변 벽부(9)는 기밀 방식으로 서로 용접되며 수직으로 배치되는 증발관들(10)로 이루어져 있으며, 상기 증발관들 중 다수의 증발관들(N)은 병렬로 유동 매체(S)를 공급받을 수 있다. 이때 연소실(4)의 주변 벽부(9) 중 하나는 단부벽(11)이다. 추가로 수평 가스 추출기(6)의 측면 벽부(12) 내지 수직 가스 추출기(8)의 측면 벽부(14)는 기밀 방식으로 서로 용접되며, 수직으로 배치되는 증기 발생기 튜브들(16 내지 17)로 이루어진다. 이러한 경우 상기 증기 발생기 튜브들 (16 내지 17)은 각각 병렬로 유동 매체(S)를 공급받을 수 있다.
연소실(4)의 다수의 증발관들(10)에는 유동 매체 측에서 유동 매체(S)용 유입구 집진 시스템(18)이 전방에 배치되어 있으며, 그리고 배출구 집진 시스템(20)은 후방에 배치되어 있다. 이때 상기 유입구 집진 시스템(18)은 다수의 병렬 유입구 집진기들을 포함하고 있다. 이와 동시에 유동 매체(S)를 증발관들(10)의 유입구 집진 시스템 내에 공급하기 위해 라인 시스템(19)이 제공되어 있다. 상기 라인 시스템(19)은 병렬로 연결되는 다수의 파이프 라인들을 포함하고 있으며, 상기 파이프라인들은 각각 유입구 집진 시스템(18)의 유입구 집진기들 중 하나의 집진기와 연결된다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 증발관들(10)은, 튜브 내부 직경(D)을 가지며, 그리고 자신의 내측에 리브 조직(40)을 포함하고 있다. 상기 리브 조직은 리브 높이(R)를 갖는 일종의 다중 나사산을 형성한다. 이러한 경우 튜브 축에 대해 수직인 평면(42)과 튜브 내측에 배치되는 리브 조직(40)의 플랭크(44) 사이의 기울기 각도(α)는 55°이하이다. 그럼으로써 증발관들(10)의 내부 벽부로부터 증발관들(10) 안으로 안내되는 유동 매체(S)로의 특히 높은 열전달 및, 동시에 관벽의 특히 낮은 온도가 달성된다.
연소실(4) 증발관들(10)의 튜브 내부 직경(D)은 연소실(4) 내 증발관들(10)의 각각의 위치에 따라 선택된다. 이러한 방식으로 연속 유동 증기 발생기(2)는 증발관들(10)의 서로 다른 세기의 가열에 적용된다. 이와 같이 연소실(4)의 증발관들을 형성함으로써 특히 신뢰할만하게 증발관들(10)의 배출구에서의 온도 차이가 낮게 유지된다.
유동 매체(S)의 관류를 감소시키기 위한 수단으로서, 어떤 증발관들(10)은 스로틀 장치들을 구비하고 있으며, 상기 스로틀 장치들은 일 위치에서 튜브 내부 직경(D)을 감소시키는 구멍이 형성된 격판으로 설계되어 있으며, 연속 유동 증기 발생기(2)가 작동할 때 더 낮은 정도로 가열되는 증발관들(10) 내에서 유동 매체(S)의 유동을 감소시키도록 작용한다. 그럼으로써 유동 매체(S)의 유동률은 가열에 적응된다. 또한, 증발관들(10) 내 유동 매체(S)의 유동률을 감소시키기 위한 수단으로서, 여기에서는 상세히 도시되지 않은, 라인 시스템(19)의 하나 또는 그 이상의 파이프라인이 스로틀 장치, 특히 스로틀 피팅을 장착하고 있다.
인접하는 증발관 내지 증기 발생기 튜브들(10, 16, 17)은 상세히 도시되지 않은 방법으로 그들의 종방향 벽에 핀(fin)을 통해 기밀 방식으로 서로 용접된다. 다시 말해 핀폭을 적합하게 선택함으로써 증발관들 내지 증기 발생기 튜브들(10, 16, 17)의 가열이 영향을 받을 수 있다. 그러므로 각각의 핀폭은 연료 가스 측에서 사전 설정 가능한 가열 패턴에 적용된다. 상기 가열 패턴은 연속 유동 증기 발생기(2) 내 각각의 증발관들 내지 증기 발생기 튜브들(10, 16, 17)의 위치에 종속된다. 이때 상기 가열 패턴은 실험값으로 측정된 통상적인 가열 패턴이거나, 또는 대략적인 추정치일 수 있다. 그럼으로써 증발관들 내지 증기 발생기 튜브들(10, 16, 17)의 배출구에서의 온도 차이는 증발관들 내지 증기 발생기 튜브들(10, 16, 17)이 매우 폭넓게 서로 다르게 가열되는 경우에도 또한 특히 낮게 유지된다. 그 결과 재료의 피로는 신뢰할만하게 방지되며, 이를 통해 상기 연속 유동 증기 발생기(2)의 긴 수명이 보장된다.
수평의 연소실(4)에 튜브를 설치할 때 상호 기밀 방식으로 용접되는 개별적인 증발관들(10)은 연속 유동 증기 발생기(2)가 작동할 때 매우 폭넓게 다른 방식으로 가열된다 점이 고려되어야 한다. 그러므로 증발관들(10)의 설계는, 그들의 내부면 리브 조직 형성, 인접한 증발관들(10)에 대한 핀 연결 및 그들의 튜브 내부 직경(D)을 고려하여, 모든 증발관들(10)이 서로 다르게 가열됨에도 불구하고 거의 동일한 배출 온도를 가지고 연속 유동 증기 발생기(2)의 모든 작동 모드에 대해서 모든 증발관들(10)의 충분한 냉각이 보장되는 방식으로 이루어져야 한다. 이때 연속 유동 증기 발생기(2)가 작동할 때 적은 정도로 가열되는 몇몇 증발관에는 스로틀 장치를 설치하는 것이 추가로 고려된다.
연소실(4) 내 증발관들의 튜브 내부 직경(D)은 연소실(4) 내에서 그들 각각의 위치에 따라 선택된다. 이때 연속 유동 증기 발생기(2)를 작동하는 동안 더 강한 가열에 노출되는 증발관들(10)은 연속 유동 증기 발생기(2)가 작동하는 동안 더 낮은 정도로 가열되는 증발관들(10) 보다 더욱 큰 튜브 내부 직경(D)을 갖는다. 그러므로 동일한 튜브 내부 직경을 가지는 경우에 비해서, 더 큰 튜브 내부 직경(D)을 갖는 경우 증발관들(10) 내 유동 매체(S)의 유동률은 더불어 증가하고, 이에 따라 서로 다른 가열에 의해 증발관들(10)의 배출구에서의 온도 차이가 결과적으로 감소된다. 증발관들(10)을 통과하는 유동 매체(S)의 관류를 가열에 적용시키기 위해 추가적으로 증발관들(10)의 일부분 및/또는 유동 매체(S)를 공급하기 위해 제공되는 라인 시스템(19)에 스로틀 장치를 설치한다. 그에 반해 증발관들(10)을 통과하는 유동 매체(S)의 유동을 가열하기 위해, 연소실(4) 내 증발관들(10)의 위치에 따라 핀 폭(fin width)이 서로 다르게 선택될 수 있다. 각각의 증발관들(10)이 서로 다른 정도로 가열됨에도 불구하고 상기 언급한 모든 조치들은 연속 유동 증기 발생기(2)가 작동하는 동안 증발관들(10) 내로 유도되는 유동 매체의 열 흡수가 거의 동일하도록 작용하며, 그 결과 상기 증발관들의 배출구에서 온도 차이가 매우 작아진다. 이때 증발관들(10)의 내부면 리브 조직은, 매체 유동(S)의 서로 다른 가열 및 관류에도 불구하고 연속 유동 증기 발생기(2)가 완전 부하인 상태에서도 증발관들(10)이 특히 신뢰할 만하게 냉각되도록 하는 방식으로 설계된다.
수평 가스 추출기(6)는 격벽 가열 표면으로 형성되는 다수의 과열기 가열 표면(22)을 포함하며, 상기 과열기 가열 표면은 매달리는 구성 방식으로 연료 가스(G)의 주 유동 방향(24)에 대해 거의 직각으로 배치되고 상기 과열기 가열 표면의 튜브들은 유동 매체(S)의 관류를 위해 각각 병렬로 연결된다. 상기 과열기 가열 표면(22)은 대류에 의해 주로 가열되며, 유동 매체 측에서 연소실(4)의 증발관들(10) 후방에 배치된다.
수직 가스 추출기(8)는 대류에 의해 주로 가열될 수 있는 다수의 대류 가열 표면(26)을 포함하며, 상기 대류 가열 표면은 연료 가스(G)의 주 유동 방향(26)에 대해 거의 수직으로 배치되는 튜브들로 이루어져 있다. 상기 튜브들은 유동 매체(S)의 관류를 위해 병렬로 연결된다. 그 외에도 수직 가스 추출기(8) 내에는 이코노마이저(28)가 배치된다. 출력측에서 상기 수직 가스 추출기(8)는 추가 열 교환기 안으로, 예컨대 공기 예열기 안으로 개방되어 있으며, 그곳에서부터 먼지 필터를 통해 굴뚝 안으로 개방된다. 수직 가스 추출기(8)의 후방에 배치되는 요소들은 도 1에 상세히 도시되지 않는다.
연속 유동 증기 발생기(2)는 특히 낮은 전체 높이로 이루어진 수평의 연소실(4)을 갖추도록 형성되고, 그 결과 특히 낮은 제조비용 및 조립 비용으로 설치가 가능하다. 이와 관련하여 연속 유동 증기 발생기(2)의 상기 연소실(4)은 다수의 화석연료(B)용 버너들(30)을 구비하고, 상기 버너들은 연소실(4)의 단부벽(11)에서 수평 가스 추출기(6)의 높이에 배치된다.
특히 높은 효율을 달성하기 위해 화석연료(B)가 특히 완전하게 연소되고 예컨대 높은 온도를 갖는 용융된 재의 유입에 의한, 연료 가스 측에서 볼 때 수평 가스 추출기(6)의 제 1 과열기 가열 표면(22)의 재료 손상 및 오염이 특히 신뢰할 만하게 방지될 수 있도록 하기 위해 연소실(4)의 길이(L)는, 연속 유동 증기 발생기(2)의 전부하 작동 시 연료(B)의 연소 길이를 초과하는 방식으로 선택된다. 이때 상기 길이(L)는 연소실(4)의 단부벽(11)으로부터 수평 가스 추출기(6)의 유입 영역(32)까지의 길이이다. 이때 연료(B)의 연소 길이는 연료 가스 온도가 평균값으로 지정되는 경우 수평 방향의 연료 가스 속도와 연료 불꽃(F)의 연소 시간(tA)을 곱한 값으로 정의된다. 각각의 연속 유동 증기 발생기(2)에 대한 최대의 연소 길이는 각각의 연속 유동 증기 발생기(2)의 전부하 작동 시 얻어진다. 연료(B)의 불꽃 연소시간(tA)은 다시금 예컨대 연료 가스 온도가 평균값으로 지정된 경우 중간 크기의 탄진 입자가 완전하게 연소되기 위해 필요한 시간이다.
화석연료(B)의 연소열을 특히 양호하게 활용하도록 하기 위해, 연소실(4)의 길이(L)(단위, m)는 연소실(4)로부터 나오는 연료 가스(G)의 배출 온도(TBRK)(단위, ℃), 연료(B)의 불꽃(F)의 연소 시간(tA)(단위, s) 및 전부하시 연속 유동 증기 발생기(2)의 증기 출력(M)(단위, kg/s)의 함수로서 적합하게 선택된다. 이때 연소실(4)의 상기 수평 길이(L)는 연소실(4)의 높이(H)의 적어도 80%에 해당된다. 이때 상기 높이(H)는 도 1 내에서 (X)와 (Y)를 끝점으로 하는 라인으로 표시되는 연소실(4)의 깔때기 상부 에지에서부터 연소실 코너까지 측정된 높이이다. 연소실(4)의 길이(L)는 다음 함수 (1)과 (2)에 따라 근사적으로 결정된다 :
L (M, tA) = (C1 + C2 · M) · tA (1)
L (M, TBRK) = (C3 · TBRK + C4)M + C5(TBRK)2 + C6 · TBRK + C7. (2)
위의 식에서,
C1 = 8 m/s이며;
C2 = 0.0057 m/kg이며;
C3 = -1.905 · 10-4 (m·s)/(kg℃)이며;
C4 = 0.286 (s·m)/kg이며;
C5 = 3·10-4 m/(℃)2이며;
C6 = -0.842 m/℃이며;
C7 = 603.41 m이다.
"근사적으로" 라는 용어는 각각의 함수에 의해 정의되는 값으로부터 +20%/-10% 정도의 허용 오차를 의미한다. 이때 연속 유동 증기 발생기(2)를 설계하는 때에는 전부하시 연속 유동 증기 발생기(2)의 사전 설정된 증기 출력(M)에 대하여 연소실(4)의 길이에 대한 함수들 (1)과 (2) 중 더 높은 값이 적용된다.
연속 유동 증기 발생기(2)의 가능한 설계에 대한 실시예로서 도 3에 따른 좌표 그래프에는 연소실(4)의 몇몇 길이(L)에 대한 전부하시 연속 유동 증기 발생기(2)의 증기 출력(M)을 나타내는 함수가 곡선 K1부터 K6까지 나타나 있다. 이때 상기 곡선들에는 각각 다음의 매개변수가 할당된다 :
(1)에 따라 K1 : tA = 3s
(1)에 따라 K2 : tA = 2.5s
(1)에 따라 K3 : tA = 2s
(2)에 따라 K4 : TBRK = 1200℃
(2)에 따라 K5 : TBRK = 1300℃
(2)에 따라 K6 : TBRK = 1400℃
그러므로 예컨대 연소시간 tA = 3s이며, 연소실(4)로부터 나오는 연료 가스(G)의 배출 온도 TBRK = 1200℃인 경우 연소실(4)의 길이(L)를 결정하기 위해 곡선 K1과 K4가 고려된다. 그로부터 전부하시 연속 유동 증기 발생기(2)의 증기 출력(M)이 사전 설정되는 경우에 있어서,
M = 80 kg/s인 경우, K4에 따라 길이 L = 29 m이며,
M = 160 kg/s인 경우, K4에 따라 길이 L = 34 m이며,
M = 560 kg/s인 경우, K4에 따라 길이 L = 57 m이다.
또한, 항상 실선으로서 표시되는 곡선 K4가 적용된다.
연료(B)의 불꽃(F)의 연소시간 tA = 2.5s이며, 그리고 연소실로부터 나오는 연료 가스(G)의 배출 온도 TBRK = 1300℃인 경우 예컨대 곡선 K2와 K5가 고려된다. 그로부터 전부하시 연속 유동 증기 발생기(2)의 증기 출력(M)이 사전 설정되는 경우에 있어서,
M = 80 kg/s인 경우, K2에 따라 길이 L = 21 m이며,
M = 180 kg/s인 경우, K2와 K5에 따라 길이 L = 23m이며,
M = 560 kg/s인 경우, K5에 따라 길이 L = 37 m이다.
다시 말해, M = 180 kg/s까지의 영역에서는 실선으로 표시되는 곡선 K2의 부분이 적용되며, 상기 M 값의 영역 내에서 파선으로서 표시되는 곡선 K5는 적용되지 않는다. M의 값이 180 kg/s 이상인 경우에는 실선으로 표시되어 있는 곡선 K5의 부분이 적용되며, 상기 M의 값 영역 내에서 파선으로 표시되는 곡선 K2는 적용되지 않는다.
연료(B)의 불꽃(F)의 연소시간 tA = 2s 및 연소실로부터 나오는 연료 가스(G)의 배출 온도 TBRK = 1400℃인 경우에는 예컨대 곡선 K3과 K6이 할당된다. 그로부터 전부하시 연속 유동 증기 발생기(2)의 증기 출력(M)이 사전 설정되는 경우에 있어서,
M = 80 kg/s인 경우, K3에 따라 길이 L = 18 m이며,
M = 465 kg/s인 경우, K3과 K6에 따라 길이 L = 21 m이며,
M = 560 kg/s인 경우, K6에 따라 길이 L = 23 m이다.
다시 말해, M의 값이 465 kg/s까지인 경우, 상기 영역에서 실선으로서 표시되는 곡선 K3이 적용되며, 상기 영역에서 파선으로 표시되는 곡선 K6은 적용되지 않는다. M의 값이 465 kg/s 이상인 경우, 실선으로서 표시되는 곡선 K6의 부분이 적용되며, 파선으로서 표시되는 곡선 K3의 부분은 적용되지 않는다.
연속 유동 증기 발생기(2)가 작동하는 동안 더 높은 정도로 가열되는 증발관(10) 내에서, 더 낮은 정도로 가열되는 증발관(10)에서보다 자동적으로 더욱 높은 유동 매체(S)의 유동률이 설정될 수 있도록, 병렬로 연결되는 증발관들(10)의 수(N)에 대하여, 전부하시 연속 유동 증기 발생기(2)의 증기 출력(M)(단위, kg/s)과 병렬로 유동 매체(S)가 공급될 수 있는, 각각 튜브 내부 직경(DN)을 가지는 상기의 증발관들(10)의 수(N)의 내부 횡단면의 총면적(A)(단위 ㎡)으로 이루어지는 비는, 다음 공식의 조건이 충족될 수 있도록 선택된다.
Figure 112004057317258-pct00003
이때 상기 숫자 1350은 kg/sm2 단위로 표시되며 그리고 DN은 i = 1에서 N까지를 갖는 N번째 증발관(10)의 튜브 내부 직경이다.
연속 유동 증기 발생기(2)가 작동하는 동안 버너들(30)에는 화석연료(B)가 공급된다. 이때 버너들(30)의 불꽃(F)은 수평으로 향한다. 연소실(4)의 구조 형태에 따라 연소시 발생하는 가열가스(G)의 유동은 거의 수평인 주 유동 방향(24)으로 생성된다. 상기 가스는 수평 가스 추출기(6)를 통해 거의 바닥으로 향하는 수직 가스 추출기(8) 안으로 도달하며, 상기 수직 가스 추출기를 벗어나 상세히 도시되지 않은 굴뚝으로 나아간다.
이코노마이저(28) 안으로 유입되는 유동 매체(S)는 수직 가스 추출기(8) 안에 배치되는 대류 가열 표면(26)을 통해, 연속 유동 증기 발생기(2)의 연소실(4)의 증발관들(10)의 유입구 집진 시스템(18) 안으로 이르게 된다. 수직으로 배치되며, 기밀 방식으로 서로 용접되는, 연속 유동 증기 발생기(2)의 연소실(4)의 증발관들(10) 내에서 유동 매체(S)의 증발 및 경우에 따라서는 부분적인 초과 가열이 발생한다. 이때 발생하는 증기 내지 물-증기 혼합물은 유동 매체(S)용 배출구 집진 시스템(20) 내에 수집된다. 증기 또는 물/증기 혼합물은 상기 시스템으로부터 수평 가스 추출기(6) 및 수직 가스 추출기(8)의 벽부를 통해 수평 가스 추출기(6)의 과열기 가열 표면(22) 안으로 유입된다. 과열기 가열 표면(22) 내에서는 증기의 추가 초과 가열이 이루어지며, 상기 증기는 후속적으로 활용부, 예컨대 증기 터빈의 구동부로 공급된다.
병렬로 연결되는 증발관들(10)의 수(N)에 대하여 전부하시 연속 유동 증기 발생기(2)의 증기 출력(M)과 내부 횡단면(F)의 총면적으로 이루어진 비를 값 1350 kg/sm2에 제한함으로써, 연속 유동 증기 발생기(2)의 모든 부하 상태에서, 특히 간단한 방법으로, 인접한 증발관들(10) 사이의 특히 낮은 온도 차이 및 이와 함께 증발관들(10)의 특히 신뢰할 만한 냉각이 보장된다. 또한, 증발관들(10)의 직렬 연결은 특히 연료 가스(G)의 거의 수평인 주 유동 방향(24)에 이용되도록 설계된다. 이때 전부하시 연속 유동 증기 발생기(2)의 증기 출력(M)에 따라 연소실(4)의 길이(L)를 선택함으로써, 화석연료의 연소열은 특히 신뢰할 만하게 이용가능하게 된다. 그 외에도 연속 유동 증기 발생기(2)는 특히 낮은 전체 높이 및 콤팩트한 구조 형태를 갖기 때문에 특히 낮은 제조 및 조립 비용으로 설치 가능하다. 이때 비교적 기술적으로 낮은 비용으로 제조가능한 스테이지가 제공될 수 있다. 또한, 증기 터빈 및 상기와 같이 낮은 구조를 갖는 연속 유동 증기 발생기(2)를 구비한 발전소에서는 연속 유동 증기 발생기로부터 증기 터빈까지의 연결관이 특히 짧게 설계될 수 있다.

Claims (16)

  1. 연소실(4)을 포함하는 화석연료(B)용 연속 유동 증기 발생기(2)로서, 연료 가스 측에서 볼 때 상기 연소실의 수평 가스 추출기(6) 후방에 수직 가스 추출기(8)가 배치되고, 동시에 상기 연소실(4)의 주변 벽부(9)는 기밀 방식으로 서로 용접되어 수직으로 배치된 증발관(10)으로 형성되며, 상기 연소실(4)에는 상기 수평 가스 추출기(6)의 높이에 다수의 버너들(30)이 배치되고, 상기 증발관은 유동 매체(S)를 공급받을 수 있도록 각각 병렬로 연결된 다수개(N)의 증발관(10)으로 형성되며, 유동 매체 측에서 볼 때 상기 다수개의 증발관(N) 상류에는 상기 유동 매체(S)를 위한 각각의 공통 유입 수집기(18)가 배치되고, 상기 다수개의 증발관 하류에는 공통 배출 수집기(20)가 배치되고, 상기 연속 유동 증기 발생기(2)의 전부하시 증기 출력(M)(단위, kg/s)과 상기 유동 매체(S)를 병렬로 공급받을 수 있는 상기 증발관(10)의 총면적(A)(단위, m2)으로부터 형성되는 비율이 1350(단위, kg/sm2)보다 작으며, 상기 다수의 증발관(10)의 내부면 각각에는 다중 나사선을 형성하는 리브 조직(40)을 구비하는 연속 유동 증기 발생기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연소실(4)의 단부벽(11)에 배치되는 증발관(10)은 유동 매체 측에서 볼 때 상기 연소실(4)의 기타 주변 벽부(9)에 배치되는 증발관(10)보다 전방에 배치되는 연속 유동 증기 발생기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 증발관(10)이 각각 상기 연소실(4) 안에 배치되는 위치에 따라 상기 연소실(4)의 상기 다수의 증발관(10)의 튜브 내부 직경(D)이 선택되는 연속 유동 증기 발생기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 증발관(10)의 증기 발생기 튜브 축에 대해 수직인 평면(42)과 상기 증발관(10)의 튜브 내측에 배치되는 상기 리브 조직(40)의 플랭크(44) 사이의 기울기 각도(α)는 60°보다 작은 연속 유동 증기 발생기.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 다수의 증발관(10)이 각각 스로틀 장치를 포함하는 연속 유동 증기 발생기.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유동 매체(S)를 상기 연소실(4)의 상기 증발관(10) 내부로 공급하기 위해 라인 시스템(19)이 제공되고, 또한 상기 라인 시스템(19)은 다수의 스로틀 장치, 특히 스로틀 피팅을 포함하고 있는 연속 유동 증기 발생기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 수평 가스 추출기(6)의 측면 벽부(12)는 기밀 방식으로 서로 용접되어 수직으로 배치되고, 상기 유동 매체(S)를 공급받을 수 있도록 병렬로 배치된 증발관(16)으로 형성되는 연속 유동 증기 발생기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 수직 가스 추출기(8)의 측면 벽부(14)는 기밀 방식으로 서로 용접되어 수직으로 배치되고, 상기 유동 매체(S)를 공급받을 수 있도록 병렬로 배치된 증발관(17)으로 형성되는 연속 유동 증기 발생기.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 인접한 증발관 또는 증기 발생기 튜브(10, 16, 17)는 핀을 통해 기밀 방식으로 서로 용접되고, 동시에 상기 핀의 핀폭은 상기 수평 가스 추출기(6) 및/또는 상기 수직 가스 추출기(8)의 증발관 내지 증기 발생기 튜브(10, 16, 17) 각각의 상기 연소실(4) 내에서의 위치에 따라 선택되는 연속 유동 증기 발생기.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 수평 가스 추출기(6) 내에는 다수의 과열기 가열 표면(22)이 매달리는 구조로 배치되어 있는 연속 유동 증기 발생기.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 수직 가스 추출기(8) 내에는 다수의 대류 가열 표면(26)이 배치되어 있는 연속 유동 증기 발생기.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 연소실(4)의 단부벽(11)에는 버너(30)가 배치되어 있는 연속 유동 증기 발생기.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 연소실(4)의 단부벽(11)으로부터 상기 수평 가스 추출기(6)의 유입 영역(32)까지의 거리로 정의되는 상기 연소실(4)의 길이(L)는 적어도 상기 증기 발생기(2)의 전부하 작동시 연료(B)의 연소길이와 동일한 연속 유동 증기 발생기.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 연소실(4)의 길이(L)는 상기 연속 유동 증기 발생기(2)의 전부하시 증기 출력(M), 연료(B)의 불꽃의 연소시간(tA) 및/또는 상기 연소실(4)로부터 나오는 연료 가스(G)의 배출 온도(TBRK)의 함수로서, 다음의 함수로부터 근사적으로 선택되며,
    L (M, tA) = (C1 + C2 · M) · tA 및
    L (M, TBRK) = (C3 · TBRK + C4)M + C5(TBRK)2 + C6 · TBRK + C7.
    위의 식에서,
    C1 = 8 m/s이며;
    C2 = 0.0057 m/kg이며;
    C3 = -1.905 · 10-4 (m·s)/(kg℃)이며;
    C4 = 0.286 (s·m)/kg이며;
    C5 = 3·10-4 m/(℃)2이며;
    C6 = -0.842 m/℃이며;
    C7 = 603.41 m이고,
    상기 연소실(4)의 길이(L) 중 더 큰 값이 사전 설정된 상기 연속 유동 증기 발생기(2)의 전부하시 증기 출력(M)에 적용되는 연속 유동 증기 발생기.
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