KR100910594B1 - 보일러 승온장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보일러 승온장치에 관한 것으로서, 산업용 또는 가정용 보일러에 있어서, 내측에 단열재(104)로 단열 처리된 케이스(102); 상기 보일러(10)의 관수 또는 증기를 배출시키는 배출관(12)에 입구가 연결된 증기히팅관(112); 상기 케이스(102) 내부에 증기히팅관(112)이 설치된 연소실(120); 상기 연소실(120) 상부에 설치되어 증기히팅관(112)에 화염을 분사하는 버너(110); 상기 증기히팅관(112)의 출구에 연결되어 고온의 과열증기를 배출하는 고온증기배출관(114)을 포함하여 이루어진 것으로, 보일러에서 발생되는 증기의 온도를 상승시켜 보일러의 용량을 증대시키는 것이다.

보일러, 과열증기, 승온, 증기히팅, 버너

Description

보일러 승온장치{Apparatus for Increasing Temperature of Boiler}

본 발명은 보일러 승온장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 보일러에서 발생되는 증기의 온도를 상승시켜 보일러의 용량을 증대시키는 보일러 승온장치에 관한 것이다.

보일러(Boiler)는 연료의 연소열을 물 등에 전달하여 온도와 압력이 높은 증기를 발생시키는 장치이다. 이러한 보일러는 화력발전소나 선박 등의 증기기관 또는 각종 공장의 작업용이나 난방용 장치 등에 증기를 공급하는 데 사용된다.

더욱이 보일러는 구조상 여러 종류로 나누어지고, 그 중에서 강제순환식 보일러에 해당하는 관류보일러(Once-through boiler)는 수관 및 긴 관 등을 휘어서 만든 관만의 보일러로서, 강제 관류 보일러라고도 하는데, 긴 관의 한쪽 끝에서 급수하고 펌프로 압송하여 도중에서 차례로 가열, 증발 및 과열되어 관의 다른 한쪽 끝에서 과열증기가 송출되는 형식의 보일러이다. 관류보일러는 고압증기의 발생에 적합하고, 특히 초임계압 보일러인 경우에는 강제순환식 보일러의 일종이다.

일반적으로 압력을 일정하게 해 두고 액체를 가열하면 온도가 올라가고, 일정온도에 달하면 증발하기 시작한다. 이 경우 다시 가열하더라도 전부가 증발할 때까지는 온도가 변하지 않고 액체와 증기가 공존한다. 이것을 습윤포화증기(濕潤飽和蒸氣)라 하고, 전부 증기가 되어 버린 것을 건조포화증기라 한다. 건조포화증기를 다시 가열하면 증기의 온도는 상승하는데, 이것을 과열증기(過熱蒸氣, Superheated Vapor)라 한다. 이 증기를 이용하면 보일러나 엔진 또는 터빈의 효율을 향상시킬 수 있다.

더욱이 과열증기는 물을 비등시켜 발생한 증기에 압력을 가하지 않고 가열하여 생성된 100℃ 이상의 고온 무색의 투명한 기체이다. 공기에 의한 전열은 대류전열에 한하지만, 과열증기는 대류전열에 추가로 방사전열과 응축전열에 의한 전열을 함으로써 열효율이 높아 음식의 조리에 매우 효과적이다. 그리고 통상 대류전열의 경우에는 과열증기의 전열속도가 가열공기에 비하여 약 10배 정도 빠르다. 특히 저 산소상태에서 열처리함으로써 피 가열물의 산화 및 연소를 억제할 수 있다. 그리고 일반적인 과열기(Superheater)는 가압된 압력 10kg/㎤G 시 183.3℃의 증기를 생산하고, 통상적으로는 7~8kg/㎤G 시 170℃의 증기를 생산하게 된다.

한편, 저압의 과열증기를 생산하기 위해서는 1차 가열된 증기를 버너로 직접 가열하거나 히터를 이용하여 축온재 등을 간접 가열하는 방법과 전자유도 가열하는 방식이 있다.

이와 같은 과열증기를 발생시키는 증기발생장치로서, 본원 출원인이 특허출원한 특허출원 제2004-0054539호(관류보일러)는 저압의 고온 과열증기를 발생하는 장치가 있다. 이는 보일러의 연소실 내에 나선형 과열기를 장착하여 1개의 버너로 가열 및 재가열하는 일체형 구조이고, 증발량이 30kg/h 로서 증기온도는 541.9℃ 이며, 증기압력은 0.12kg/㎤ 로 증기를 생산하는 비용이 적다.

본 발명은 종래 보일러, 특히 가정용 또는 산업용으로 설치된 보일러로부터 일정 온도로 배출되는 관수 또는 증기의 온도를 일정 온도이상으로 승온시켜 배출시키는 보일러 승온장치를 제공하기 위한 것이 목적이다.

또한, 본 발명의 보일러 승온장치는 기존 보일러에 직렬로 설치함으로써, 기존 설치된 보일러의 용량을 늘리기 위하여 별도의 보일러를 신설하거나 또는 증설하지 않고도 적용이 가능하도록 하기 위한 것이 다른 목적이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 보일러 승온장치는, 산업용 또는 가정용 보일러에 있어서, 내측에 단열재로 단열 처리된 케이스; 상기 보일러의 관수 또는 증기를 배출시키는 배출관에 입구가 연결된 증기히팅관; 상기 케이스 내부에 증기히팅관이 설치된 연소실; 상기 연소실 상부에 설치되어 증기히팅관에 화염을 분사하는 버너; 상기 증기히팅관의 출구에 연결되어 고온의 과열증기를 배출하는 고온증기배출관을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 보일러 승온장치는 소형으로 제작되어 기존 보일러의 배출관에 연결하여 설치함으로써, 이미 설치된 산업용 또는 가정용 보일러에서 배출되는 관수 또는 증기의 온도를 더욱 상승시킴으로써, 기존 설치된 보일러의 용량을 늘리기 위 하여 별도의 보일러를 신설하거나 또는 증설하지 않고도 적용이 가능하므로 실질적인 보일러의 용량을 증대시킴과 동시에 고온의 관수 또는 증기를 다양한 범위에서 적용할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예로서, 보일러 승온장치에 관하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 관류보일러를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명에서 적용된 보일러 승온장치의 구성을 나타낸 도면이며, 도 3 내지 도 5는 보일러 승온장치의 증기히팅관의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.

먼저, 본 발명은 산업용 또는 가정용으로 설치되어 사용되고 있는 각종 보일러의 온도를 승온시킴으로써, 보일러의 용량을 증가시킬 수 있도록 하기 위한 승온장치로서, 기존에 설치된 보일러(10)의 관수 또는 증기 배출관(12)에 직렬로 연결시켜 보일러(10)로부터 배출되는 관수 또는 증기의 온도를 승온시키는 것이다.

승온장치(100)는 보일러(10)의 배출관(12)에 연결부재(14) 등을 이용하여 입구관(111)이 연결된다. 승온장치(100)는 케이스(102) 내에 내화 단열재(104)로 단열 처리되고, 승온장치(100)의 상부에는 버너(110)가 배치되어 있다. 버너(110)는 외부로부터 공급되는 연료, 예컨대, 등유나 LNG 또는 LPG 등의 연료를 태워 일정 열량의 화염을 분사하도록 하는 것이다. 버너(110)는 승온장치(100) 내부의 연소실 상부플레이트(122) 상부에 장착되어 화염을 분사하는 것이 바람직하지만, 승온장치(100) 내부의 하부 또는 측부에 장착되어 화염을 분사하여도 좋을 것이다.

그리고 증기히팅관(112)은 입구관(111)에 연결되고, 연소실(120) 내부에 나선형으로 코일과 같이 설치된다. 증기히팅관(112)은 보일러(10)의 배출관(12)을 통해 입구관(111)으로 유입된 관수 또는 증기를 회전시키면서 버너(110)에서 분사된 화염으로 과열시키는 것이다. 증기히팅관(112)는 코일형으로 버너(110)로부터 분사된 화염이 증기히팅관(112)에 직접 접촉되지 않도록 설치하는 것이 좋다. 더욱이 증기히팅관(112)으로부터 관수 또는 증기의 온도조절을 위하여 증기히팅관(112)의 길이나 회전수 또는 관 사이의 거리로 조절이 가능할 것이다. 또한, 증기히팅관(112)은 도 3 내지 도 5와 같이, 코일형 또는 루프형 또는 코일형과 루프형의 혼합형 중에서 다양한 형상 및 모양으로 적용이 가능할 것이다.

고온증기배출관(114)은 승온장치(100)의 증기히팅관(112) 종단에 연결되어 승온장치(100)로부터 재가열된 과열증기를 배출하는 것이다.

또한, 상기 버너(110)로부터 분사된 화염이 증기히팅관(112)에 직접 접촉되지 않도록 증기히팅관(112)을 배열하거나 화염의 크기를 조절할 수 있을 것이다.

이와 같이 이루어진 본 발명의 보일러 승온장치는 기존에 설치된 일반적인 산업용 또는 가정용 보일러의 배출관(12)에 설치하여 보일러의 용량을 증대시킬 수 있도록 하였다. 즉 보일러(10)의 배출관(12)에서 배출된 관수 또는 증기는 통상 200~300℃ 이내로서, 배출관(12)에서 배출된 관수 또는 증기는 승온장치(100)의 입구관(111)을 통해 증기히팅관(112)으로 유입된다.

증기히팅관(112)으로 유입된 일정 온도의 관수 또는 증기는 증기히팅관(112) 내측에 형성되는 버너(110)로부터 분사된 화염에 의하여 재가열되어 고온의 과열증 기로 변하게 된다.

이렇게 증기히팅관(112)을 따라 회전하면서 가열된 고온의 과열증기는 통상 500℃ 이상의 고온으로 고온증기배출관(114)을 통해 배출된다.

따라서 기존에 설치되어 있던 산업용 또는 가정용 보일러를 별도로 증설하거나 교체하지 않고도 보일러에 승온장치를 직렬로 연결하여 설치함으로써, 보일러로부터 배출된 저온의 관수 또는 증기를 고온의 과열증기로 재가열하여 배출시킴으로 보일러의 용량을 증대시킨 것이다.

더욱이 본 발명의 승온장치는 버너(110)의 크기나 증기히팅관(112)의 구조 등에 의하여 배출되는 과열증기의 온도를 조절할 수 있을 것이다.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 실시예로서, 보일러 승온장치를 나타낸 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 보일러 승온장치의 단면도이다.

도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 다른 실시예로서, 보일러 승온장치의 증기히팅관의 다양한 구조를 나타낸 도면이다.

♣ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♣

10: 보일러 12: 배출관

14: 연결부재 100: 승온장치

102: 케이스 104: 단열재

110: 버너 111: 입구관

112: 증기히팅관 114: 고온증기배출관

120: 연소실 122: 상부 플레이트

Claims (3)

1. 산업용 또는 가정용 보일러에 있어서,

   상기 보일러(10)에서 1차로 히팅된 관수나 증기를 배출시키는 배출관(12)에 직렬로 연결시킨 입구관(111)을 내장하고 내측에 단열재(104)로 단열 처리된 케이스(102)와;

   상기 케이스(102)의 입구관(111)에 연결되어 관수나 증기를 2차로 히팅시키는 증기히팅관(112)과;

   상기 케이스(102) 내부에 관수나 증기를 2차로 히팅시키는 증기히팅관(112)이 설치된 연소실(120)과;

   상기 연소실(120) 상부에 설치되어 관수나 증기를 2차로 히팅시키는 증기히팅관(112)에 화염을 분사하는 버너(110); 및

   상기 증기히팅관(112)의 출구에 연결되어 2차 히팅으로 고온화된 과열증기를 배출하는 고온증기배출관(114)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 보일러 승온장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 버너(110)로부터 분사된 화염이 관수나 증기를 2차로 히팅시키는 증기히팅관(112)에 직접 접촉되지 않도록 증기히팅관(112)을 연소실(120)의 중앙 하부측으로 배열한 것을 특징으로 하는 보일러 승온장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 관수나 증기를 2차로 히팅시키는 증기히팅관(112)은 코일형 또는 루프형 또는 코일형과 루프형의 혼합형 중에서 어느 하나가 적용된 것을 특징으로 하는 보일러 승온장치.

Images