KR100768722B1 - 발전용 보일러의 부착물 제거장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모니터링 장치가 설치되도록 형성된 구멍에 부착된 부착물을 제거하기 위한 것으로, 구멍이 형성된 보일러 수관부에 내외측으로 돌출되는 원형관이 고정되고 상기 원형관 외측 선단에는 고정판이 고정되며, 상기 고정판에는 이격된 고정 프레임이 고정된 고정 플레이트, 상기 원형관 내부에는 원형관 보다 작은 직경으로 된 제거구가 이동 가능하게 끼워지고, 상기 고정 프레임에 회전 가능하게 설치되어 상기 제거구를 보일러 수관부 안쪽으로 이동시키는 구동장치가 구비된 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명은 보일러 수관부 내벽에 부착되어 있는 부착물을 간단하게 제거할 수 있고, 부착물이 제거된 원형관에 모니터링 장치를 설치하여 보일러 수관부 내부를 간편하게 살펴볼 수 있는 유용한 효과가 있다.

발전용 보일러, 원형관, 고정 플레이트, 구동장치, 제거구

Description

발전용 보일러의 부착물 제거장치{Slag Removal Apparatus used Power Plant Boiler}

도1은 종래의 부착물 모니터링 장치를 도시한 개략도.

도2는 본 발명에 의한 발전용 보일러의 부착물 제거장치를 도시한 단면도.

도3은 본 발명에 의한 발전용 보일러의 부착물 제거장치를 도시한 측면도.

도4는 본 발명에 의한 부착물 제거장치를 작동시키는 에어 공급라인을 도시한 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 부착물 제거장치 101: 보일러 수관부

102: 구멍 110: 고정 플레이트

111: 원형관 112: 슬라이드 구멍

115: 고정판 116: 고정 프레임

117: 설치 구멍 150: 구동장치

151: 제거구 152: 고정바

153: 결합 구멍 155: 실린더

156: 피스톤 로드 157: 레귤레이터

158: 솔레노이드 밸브

본 발명은 발전용 보일러의 부착물 제거장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발전용 보일러의 수관부 내부를 관찰하도록 설치된 감시장치가 자유로이 이동되도록 수관부 내벽에 형성된 부착물을 제거하는 발전용 보일러 부착물 제거장치에 관한 것이다.

화력 발전소에는 터빈을 구동시키기 위한 증기를 얻기 위하여 보일러가 설치된다. 이 보일러에는 주로 석탄 연료가 사용되는데, 석탄 연료는 연소시 회분(Ash)을 발생시킨다.

연소시에 발생된 회분은 회분이 고온의 보일러 온도에 의해 용융되어 노 벽면에 부착되어 열 전달을 방해하게 된다. 또한 시간이 지남에 따라 노 벽면에 부착된 회분은 대형으로 성장하여 크링커를 생성하게 되고, 노 벽면에 생성된 크링커는 부착력 이상의 무게로 성장됨에 따라 보일러 하부로 떨어져 보일러 수관을 파손시키게 된다.

아울러 보일러 수관부에 부착된 회분 등의 부착물은 물 블로어(Water Blower) 또는 물 랜스 블로어(Water Lance Blower)로부터 배출되는 고압 물 분사를 이용하여 제거된다.

이때 일측에서는 부착물을 가능한 한 완전하게 제거하고, 타측에서는 깨끗한 가열 표면 영역에 물 분사가 이루어지는 것을 회피할 수 있는 조치가 취해진다. 깨 끗한 가열 표면 영역에는 물 분사가 이루어질 경우 열적 충격의 결과로 가열 표면들의 관벽에 불필요한 재료 부하가 야기되며, 그로 인해 보일러가 손상된다.

또한 부착물을 제거하기 위해서는 부착물의 축적 정도와 무관하게 규칙적인 주기로 물 블로어 또는 물 랜스 블로어가 운전됨에 따라 보일러 내 스팀 온도의 저하 및 배기가스의 온도 상승 등과 같은 문제점이 발생된다.

이에 따라 보일러 청소는 청소 과정에 의한 출력 손실을 줄이기 위해 경험치를 기반으로 보일러 청소는 소정의 시간 간격이 경과된 후에 실시되며, 이때 부착물은 요구하는 정도로 청소가 이루어지지 않으므로, 보일러 수관부 내부를 관찰하는 모니터링 장치가 설치된다.

모니터링 장치는 보일러가 손상되지 않도록 보일러에 부착물이 축적되는 정도를 파악하도록 보일러 수관부에 구멍을 형성하고, 이 구멍에 파이프를 설치하여 파이프 내부에 카메라, 압력센서, 온도센서 등으로 이루어진 모니터링 장치가 설치된다.

이와 같은 모니터링 장치로는 대한민국 특허출원 제2006-881735호(이하 '종래기술'이라 함)에 '연소실 내에서의 부착물 형성을 모니터링하는 방법 및 장치'가 개시되어 있으며, 이를 도1에 도시하였다.

도1에 도시된 바와 같이, 종래기술의 모니터링 장치는 보일러 수관부 소정 위치에 구멍이 형성되고, 이 구멍에는 종축(11)을 중심으로 회전되는 적외선 카메라(7)가 설치된다.

적외선 카메라(7)에는 내벽에 부착되는 부착물의 부착 정도를 파악하도록 렌 즈 몸체(8)에 렌즈 헤드(9)가 형성되고, 렌즈 헤드(9)에는 경사 렌즈부(10)가 구비된다.

적외선 카메라(7)의 렌즈 헤드(9)에는 사용 위치 및 목적에 따라 상이한 이미지 각도를 가지는 렌즈 시스템(광각 렌즈 또는 표준 렌즈)이 구비되며, 경사 렌즈부(10)의 경사 각도 또는 렌즈의 이미지 각도는 적외선 카메라(7)에 의해 내부 전체 폭을 검출하도록 설치된다.

이렇게 설치된 모니터링 장치는 보일러 수관부 내부에서 생성되는 부착물을 필요에 따라 감시하는 이점은 있으나, 적외선 카메라가 설치되는 구멍이 부착물에 의해 막히게 되는 경우가 발생하게 된다.

즉 물 블로어 또는 물 랜스 블로어는 보일러 수관부 내부에 부착되는 부착물을 균일하게 제거할 수 없으므로 구멍 주변에 부착된 부착물이 점차 커질 수 있고, 이렇게 크기가 커진 부착물이 구멍의 선단 일부분을 막게 되는 경우가 발생된다.

구멍 주변에 형성되는 크링커는 반고체상태로 구멍 상부에서 하부쪽으로 연장되어 형성되고, 구멍의 선단 내경에는 회분 등이 쌓이면서 굳어지는 현상이 발생된다.

카메라는 직경이 작은 구멍을 통해 보일러 수관부 내부를 모니터링 해야 하나 카메라 렌즈와 근접한 거리에 크링커 또는 단단한 회분이 위치하므로 카메라 렌즈의 전방 시야를 모두 또는 일부 가리게 되어 보일러 수관부 내부를 들여다 볼 수 없게 되는 문제점이 있었다.

이러한 부착물로는 반고체 상태의 크링커가 발생되며, 구멍 주변에 생성된 크링커는 물 블로어, 물 랜스 블로어 또는 에어로는 제거할 수 없을 뿐만 아니라 내부에 형성된 부착물을 제거할 수 있는 별도의 장비 등이 구비되어 있지 않아 이를 제거할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 모니터링 장치가 설치되도록 형성된 구멍에 부착된 부착물을 제거하는 발전용 보일러의 부착물 제거장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 발전용 보일러의 부착물 제거장치는 구멍이 형성된 보일러 수관부에 내외측으로 돌출되는 원형관이 고정되고 상기 원형관 외측 선단에는 고정판이 고정됨과 함께 일정 길이만큼 슬라이드 구멍이 형성되며 상기 고정판에는 이격된 고정 프레임이 고정된 고정 플레이트, 상기 원형관 내부에는 원형관 보다 작은 직경으로 된 제거구가 이동 가능하게 끼워지고 상기 제거구의 선단에 상기 원형관의 슬라이드 구멍으로 돌출된 고정바가 피스톤 로드에 결합되며 상기 고정 프레임에 회전 가능하게 설치되어 상기 제거구를 보일러 수관부 안쪽으로 이동시키는 구동장치가 구비된 것을 특징으로 한다.

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이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

도2는 본 발명에 의한 발전용 보일러의 부착물 제거장치를 도시한 단면도이 고, 도3은 본 발명에 의한 발전용 보일러의 부착물 제거장치를 도시한 측면도이며, 도4는 본 발명에 의한 부착물 제거장치를 작동시키는 에어 공급라인을 도시한 구성도이다.

도2 내지 도4에 도시된 바와 같이 본 발명의 발전용 보일러의 부착물 제거장치(100)는 보일러 수관부(101)에 고정되는 고정 플레이트(110), 고정 플레이트(110) 내부에 이동 가능하게 설치된 제거구(151)를 이동시키는 구동장치(150)로 이루어진다.

보일러 수관부(101)에는 원형관(111)과 동일한 직경으로 된 구멍(102)이 형성된다.

고정 플레이트(110)는 일정 길이를 가지는 원통으로 이루어진 원형관(111), 원형관(111) 선단에 평판으로 된 고정판(115)으로 이루어진다. 원형관(111)은 구멍(102)에 끼워져 고정되는데, 원형관(111) 일측은 보일러 수관부(101) 내부로 돌출되고, 원형관(111) 타측은 보일러 수관부(101) 바깥쪽으로 돌출되게 고정된다.

보일러 수관부(101) 안쪽으로 돌출된 원형관(111)은 그 선단이 개방된 형태로 이루어지고, 보일러 수관부(101) 바깥쪽으로 돌출된 원형관(111)은 고정판(115)에 의해 선단이 개방된 형태로 이루어진다.

또한 원형관(111)에는 제거구(151)가 이동되는 길이만큼 슬라이드 구멍(112)이 형성된다.

고정판(115)은 원형관(111) 보다 큰 판재로 형성되고, 고정판(115)에는 원형관(111)을 중심으로 대칭되는 위치에 고정 프레임(116)이 고정된다. 고정 프레 임(116)은 일정 길이를 가지며, 구동장치(150)가 설치되도록 이격되게 고정된다.

고정 프레임(116) 일단은 고정판(115)에 볼트 등의 고정수단으로 고정되고, 타단에는 구동장치(150)가 회전 가능하게 설치되도록 설치 구멍(117)이 형성된다.

구동장치(150)는 원형관(111) 내부에 이동 가능하게 설치되는 제거구(151)를 왕복 이동시키는 것으로, 구동장치(150)는 고정 프레임(116)의 설치 구멍(117)에 설치된다.

제거구(151)는 원형관(111) 보다 작은 직경으로 이루어져 원형관(111) 내부에 이동 가능하게 끼워지고, 일측 선단에는 원형관(111)의 슬라이드 구멍(112) 바깥쪽으로 고정바(152)가 돌출되며, 고정바(152)에는 구동장치(150)와 결합되는 결합구멍(153)이 형성된다.

또한 구동장치(150)는 에어 컴프레셔 등의 에어 공급원으로부터 에어가 공급되어 작동되는 실린더가 구비되며, 구동장치(150)는 고정 프레임(116)에 원형으로 된 설치 구멍(117)에 회전 가능하게 결합된다.

구동장치(150)인 실린더(155) 일측은 고정바(152)의 결합 구멍(153)에 회전 가능하게 결합되고, 실린더(155) 타측에는 에어 공급원으로부터 에어가 공급되도록 연결관(도면상 미도시됨)이 연결된다.

아울러 구동장치(150)에는 실린더(155) 작동으로 제거구(151) 이동시 적정 속도로 이동되도록 실린더(155)에 공급되는 에어 압력을 조정하는 레귤레이터(157)가 설치된다.

레귤레이터(157)는 에어 공급원과 솔레노이드 밸브(158) 사이에 설치되고, 솔레노이드 밸브(158)는 2개의 실린더(155)가 동시에 작동되도록 연결된다. 레귤레이터(157)는 에어 공급원으로부터 공급된 에어 압력이 높을 경우 에어 공급량을 줄여 실린더(155)에 공급되는 에어 압력이 조정된다.

또한 구동장치(150)는 공급되는 에어에 의해 작동되는 실린더(155)로 설명되어 있으나, 전기적인 제어 신호에 따라 작동되는 액추에이터 또는 구동 모터 등으로 이루어져 고정바(152)에 연결된 상태에서 제거구(151)를 이동시킬 수 있는 구성이어도 무방하다.

아울러 제거구(151)는 중공 형태로 이루어져 있으므로 필요에 따라 적외선 카메라 등의 감시수단을 설치하여 보일러 수관부(101) 내부를 관찰할 수 있게 되며, 이러한 모니터링 장치는 이미 설명되었으므로 모니터링 장치에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명 발전용 보일러의 부착물 제거장치는 발전소 가동 도중에 보일러 수관부(101) 내벽에 회분, 슬래그, 크링커 등이 발생하는지 여부를 파악하기 위해 사용된다.

즉 관리자는 보일러 수관부(101) 내부에 부착물이 발생하는 정도를 파악하기 위해 제거구(151) 내부에 모니터링 장치를 설치하여 그 내부를 살피게 된다. 보일러 수관부(101)는 고온이므로 보일러 수관부(101)를 살핀 다음에는 보일러 수관부(101)로부터 모니터링 장치를 꺼내어 별도로 보관하게 된다.

이렇게 모니터링이 이루어진 다음 재차 모니터링을 하기 전까지 보일러는 연 소가 이루어짐에 따라 보일러 수관부(101) 내벽에는 연소 시 발생되는 회분, 슬래그 등의 부착물이 발생되거나 이미 발생된 부착물로부터 그 크기가 더욱 커지게 된다.

이렇게 커진 크링커 등의 부착물은 보일러 수관부(101)에 고정되어 있는 원형관(111)의 일부 또는 전체를 폐쇄시키게 되고, 보일러 수관부(101)를 재차 모니터링 하기 위해서는 원형관(111)을 막고 있는 부착물이 제거되어야 한다.

이러한 부착물 제거는 구동장치(150)의 에어 공급원으로부터 발생된 에어가 실린더(155)에 공급되고, 실린더(155)에 결합되어 있는 피스톤 로드(156)는 고정바(152)를 이동시키게 된다.

즉 피스톤 로드(156)는 원형관(111)의 슬라이드 구멍(112)으로부터 돌출되어 있는 고정바(152)를 보일러 수관부(101) 쪽으로 밀게 되고, 고정바(152)에 일체로 고정되어 있는 제거구(151)가 보일러 수관부(101) 안쪽으로 이동된다.

이때 실린더(155)는 고정 프레임(116)에 회전 가능하게 결합되어 있으므로 피스톤 로드(156)가 이동됨에 따라 가변되는 길이에 맞도록 실린더(155)가 회전된다.

실린더(155)에 의해 이동되는 제거구(151)는 원형관(111) 끝단 보다 더 내측으로 돌출되고, 원형관(111)에 부착되어 있는 부착물은 제거구(151)에 의해 제거된다.

제거구(151)에 의해 부착물이 제거된 후 실린더(155)에는 공급된 에어가 배출되도록 솔레노이드 밸브(158)가 작동되어 실린더(155)에 공급되어 있는 에어를 배출시킨다.

이에 따라 실린더(155)의 피스톤 로드(156)는 후퇴되고, 이에 결합되어 있는 제거구(151)도 후퇴된다. 이와 같이 부착물이 제거된 원형관(111)에는 모니터링 장치를 설치하여 보일러 수관부(101) 내부를 살펴보게 된다.

이와 같은 본 발명은 보일러 수관부 내벽에 부착되어 있는 부착물을 간단하게 제거할 수 있고, 부착물이 제거된 원형관에 모니터링 장치를 설치하여 보일러 수관부 내부를 간편하게 살펴볼 수 있는 유용한 효과가 있다.

Claims (5)

1. 구멍이 형성된 보일러 수관부에 내외측으로 돌출되는 원형관이 고정되고 상기 원형관 외측 선단에는 고정판이 고정됨과 함께 일정 길이만큼 슬라이드 구멍이 형성되며 상기 고정판에는 이격된 고정 프레임이 고정된 고정 플레이트,

   상기 원형관 내부에는 원형관 보다 작은 직경으로 된 제거구가 이동 가능하게 끼워지고 상기 제거구의 선단에 상기 원형관의 슬라이드 구멍으로 돌출된 고정바가 피스톤 로드에 결합되며 상기 고정 프레임에 회전 가능하게 설치되어 상기 제거구를 보일러 수관부 안쪽으로 이동시키는 구동장치가 구비된 것을 특징으로 하는 발전용 보일러의 부착물 제거장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 구동장치에는 에어 공급원으로부터 에어가 공급,배출됨을 제어하는 솔레노이드 밸브가 더 구비된 것을 특징으로 하는 발전용 보일러의 부착물 제거장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 에어 공급원과 솔레노이드 밸브 사이에는 상기 구동장치에 공급되는 에어 압력을 조정하는 레귤레이터가 더 구비된 것을 특징으로 하는 발전용 보일러의 부착물 제거장치.
5. 제1항 또는 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 구동장치는 고정 프레임에 회전 가능하게 결합되어 상기 피스톤 로드가 진퇴됨에 따라 회전되는 것을 특징으로 하는 발전용 보일러의 부착물 제거장치.

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