KR101004968B1 - 화력발전소용 열교환 엘리먼트 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고내열 부식방지 탄소강 코팅제에 의한 코팅층 구조를 요소모듈에 형성함에 따라, 고내열 환경에서도 원천적인 부식 방지, 스케일 형성 또는 오염 방지를 도모할 수 있고, 월등한 열전도율 성능 및 코팅 강도를 보장하여 설비 수명 및 성능에 대한 신뢰성을 증가시킬 수 있는 화력발전소용 열교환 엘리먼트 및 그의 제조방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 화력발전소용 열교환 엘리먼트는 배연처리 전(前) 가스와 배연처리 후(後) 가스간 열교환을 수행하되, 원형 벽체 형상의 벽체부(114)를 형성한 하부구조물(110); 상기 벽체부 안쪽에서 회전되게 결합되고 복수개의 바스켓(122)을 갖는 회전체(120); 상기 벽체부의 상부를 기준으로 덮어지도록 결합되고 배연처리 전 가스 배기용 상부가스출구 및 배연처리 후 가스 급기용 상부가스입구가 형성된 상부구조물(130); 상기 바스켓에 각각 탑재되는 것으로서 복수개의 요소판(141)과 요소프레임(142)을 구비한 요소모듈(140, 140a)을 포함하되, 고내열 부식방지 탄소강 코팅제의 도포, 건조를 포함한 중간 굽기 과정과 최종 굽기 과정을 통해 축합중합반응된 연속적 적층피막의 코팅층 구조가 상기 요소모듈에 형성되어 있다.

엘리먼트, 고내열 부식방지 탄소강 코팅제, 도포, 건조, 굽기

Description

화력발전소용 열교환 엘리먼트 및 그의 제조방법{HEAT EXCHANGING ELEMENTS FOR THERMAL POWER PLANT AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 화력발전소용 열교환 엘리먼트 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게, 에너지의 연소과정에서 발생되는 것을 이용하여 전력 발전을 도모하는 화력발전소의 선택적 촉매환원설비(SCR Plants, Selective Catalytic Reduction Plants), 배연탈황설비(FGD Plants, Flue Gas Desulphurization Plants), 및 기타 화석연료를 사용하는 스팀발전설비에 사용되는 화력발전소용 열교환 엘리먼트 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

화력발전소에서 연료인 석탄, 중유(벙커 C유)등을 연소시켜 에너지를 얻을 때 연소가스 중 황산화물이 발생된다.

황산화물은 대기에 배출되어 심각한 환경오염을 일으킨다. 이런 황성분을 제거하기 위한 배연탈황설비는 비교적 운전 신뢰도가 높은 습식 석회석 흡수탑을 적용하고 있다.

열교환기는 두 물질간 열에너지의 유효한 상호교환을 이용하여 공정상, 투입 열에너지의 회수, 반응 온도의 유지 혹은 반응 조절, 공정상 온도 저하된 것을 가열 및 활성화시키는 작용을 한다.

종래 기술에 따른 판형 열교환기는 도 1에 도시된 바와 같은 평판형 열교환기(1)로서 판 블록 형상을 갖는다. 평판형 열교환기(1)는 양단에 엣지바아(2)를 장착한 복수개의 전열판(3)을 갖는다. 복수개의 전열판(3)은 그의 적층 상태를 프레임(4a, 4b)과 측면패널(4c)에 의해 유지하고, U자형 쇠테에 해당하는 부식 방지용 페룰(5)(ferrule)을 갖는다.

복수개의 전열판(3)으로 사용되는 박판은 테프론 재질이나 유리가 피복될 수 있고, 난류층을 현저히 낮춤에 따라 주어진 압력강하에서 보다 높은 열전도율을 얻을 수 있게 된다.

엣지바아(2)의 교차된 배열 방향에 대응하게 가스와 공기가 평판형 열교환기(1)의 상하 측면부와 전후 측면부를 통과하여 공기대 가스(air to gas) 또는 가스대 공기(gas to air)의 전열 열교환 방식을 수행하도록 되어 있다.

그러나, 종래 기술에 따른 판형 열교환기는 탄소강으로 제조되고 일반적인 도장 또는 촉매 경화 수지로 코팅될 경우 온도 150℃ 이하의 작동온도에서 적합할 뿐, 그 이상의 환경에서는 부풀어 오르거나 박리되는 현상 내지 부식 발생으로 인해 열교환기의 수명을 단축시킬 수 있다.

또한, 종래 기술에 따른 판형 열교환기는 스테인리스스틸(SUS), 알루미늄 또는 티타늄으로 제조될 경우 일반 탄소강에 비해 경제성이 매우 떨어지며, 특히 SUS의 경우 열전도도 또는 열교환효율이 탄소강에 비해 2.5 ~ 3.3배 정도 떨어지기 때 문에 작동 성능 저하와 함께 비경제적인 단점을 갖는다.

또한, 종래 기술에 따른 판형 열교환기는 화력발전소 전용 설비의 일종인 열교환 엘리먼트(elements)로 제조되어 있지 않아서, 화력발전소의 SCR, FGD 등과 같은 설비로서 사용될 수 없는 단점을 갖는다.

즉, 종래 기술에 따른 판형 열교환기는 테프론 재질이나 유리로 피복될 수 있을지언정, 고내열, 유독(toxic)한 화합물, 산화물이 포함된 증기 내지 가스의 열교환 환경에 대응하여 신뢰성 있는 부식 억제 성능, 높은 구조적 강도, 월등한 열전도 성능을 동시에 발휘할 수 없고, 특히 유리의 경우 취성에 매우 약하여 코팅층 구조가 붕괴될 수 있는 상황이다.

또한, 종래 기술에 따른 판형 열교환기에 대하여 일반적인 공업용 에폭시 코팅제 또는 일반적인 열경화 코팅제를 별도의 노하우 없이 단순 코팅을 한 경우, 장시간 고내열 및 유독(toxic)한 환경 하에서, 전열판과 코팅제간 계면 일부가 분리되고, 성상 자체가 급격하게 무너지는 단점이 있다.

또한, 종래 기술에 따른 판형 열교환기는 축합중합반응된 연속적 적층피막을 형성하지 않는 일반적인 코팅층 구조 또는 코팅 방법만을 개시하고 있음에 따라, 코팅 강도를 알루미늄합금 수준의 강도 및 경도(예 : 비커스 경도 기준 70 ~ 75 HR)로 유지할 수 없는 단점이 있다.

또한, 종래 기술에 따른 판형 열교환기는 단순 열경화수지(예 : 페놀 수지)만을 탄소강 표면에 적층하고 있기 때문에 매끈한 표면조도 상태를 유지하지 못하여 스케일(scale) 억제 성능이 상대적으로 매우 떨어지는 단점을 갖는다.

본 발명의 목적은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 고내열 부식방지 탄소강 코팅제를 이용하여 상호 적층되어 축합중합반응된 연속적 적층피막의 코팅층 구조가 요소판과 요소프레임에 형성되어 있음에 따라서, 고내열 환경에서도 원천적인 부식 방지, 스케일 형성 또는 오염 방지를 도모할 수 있고, 월등한 열전도율 성능 및 코팅 강도를 제공하여 설비 수명 및 성능에 대한 신뢰성을 증가시킬 수 있는 화력발전소용 열교환 엘리먼트를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 요소판과 요소프레임의 조립 전, 후 과정에서 고내열 부식방지 탄소강 코팅제로 도포, 건조, 중간 굽기, 최종 굽기를 미리 설정한 회수만큼 반복하여 신뢰성 있게 코팅할 수 있는 코팅 및 조립 과정을 제공할 수 있는 화력발전소용 열교환 엘리먼트의 제조방법을 제공하고자 한다.

앞서 설명한 바와 같은 본 발명의 목적은, 배연처리 전(前) 가스와 배연처리 후(後) 가스간 열교환을 수행하는 화력발전소용 열교환 엘리먼트에 있어서, 배연처리 전 가스 급기용 하부가스입구 및 배연처리 후 가스 배기용 하부가스출구를 기저부에 형성하고 상기 기저부에서 원형 벽체 형상의 벽체부를 형성한 하부구조물; 상기 벽체부 안쪽에서 회전되게 결합되고 복수개의 바스켓을 갖는 회전체; 상기 벽체 부의 상부를 기준으로 덮어지도록 결합되고 배연처리 전 가스 배기용 상부가스출구 및 배연처리 후 가스 급기용 상부가스입구가 형성된 상부구조물; 상기 회전체의 바스켓에 각각 탑재되는 것으로서 복수개의 요소판과 요소프레임을 구비한 요소모듈; 을 포함하되, 고내열 부식방지 탄소강 코팅제의 도포, 건조를 포함한 중간 굽기 과정과 최종 굽기 과정을 통해 축합중합반응된 연속적 적층피막의 코팅층 구조가 상기 요소모듈에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 화력발전소용 열교환 엘리먼트에 의해 달성된다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 배연처리 전 가스와 배연처리 후 가스간 열교환을 수행하는 화력발전소용 열교환 엘리먼트의 제조방법에 있어서, 상기 화력발전소용 열교환 엘리먼트에 탑재되는 요소모듈용 요소판과 요소프레임을 세척하는 제1단계; 상기 요소판과 요소프레임을 합성 연마재로 연마하는 제2단계; 상기 요소판과 요소프레임에 고내열 부식방지 탄소강 코팅제를 도포하는 제3단계; 상기 요소판과 요소프레임 주변에 배치된 고압공기냉각기에 의해 상기 도포된 고내열 부식방지 탄소강 코팅제를 고압 건조하는 제4단계; 상기 미리 설정한 온도그래프 정보에 상응하게 중간 굽기를 진행하는 제5단계; 상기 제3단계 내지 제5단계를 미리 설정한 제1설정회수만큼 반복하여 1차 중간 굽기 과정을 완성하는 제6단계; 상기 제6단계 이후의 요소판과 요소프레임을 용접에 의해 결합하는 제7단계; 상기 용접된 결합부위에 대해 사포질 또는 연삭과 같은 방식으로 가공을 수행하는 제8단계; 상기 가공된 요소판과 요소프레임에 대하여 다시 상기 제3단계 내지 제5단계를 미리 설정한 제2설정회수만큼 반복하는 2차 중간 굽기 과정을 완성하는 제9단계; 상기 제3단계 와 제4단계 이후 최종 굽기를 수행하는 제10단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화력발전소용 열교환 엘리먼트의 제조방법에 의해 달성된다.

따라서 본 발명에 따른 화력발전소용 열교환 엘리먼트는 탄소강으로 제조된 요소판(element plate) 및 요소프레임(element frame)에 대하여 고내열 부식방지 탄소강 코팅제를 코팅하되, 도포, 건조, 중간 굽기, 최종 굽기를 반복함에 따라 상호 적층되어 축합중합반응된 연속적 적층피막의 코팅층 구조를 제공함에 따라 온도 250℃ ~ 300℃의 열하중에서도 부풀어 오르거나 박리되는 현상 내지 부식 발생 없이, 고강도 및 고경도로서 견고하고 신뢰성 있는 코팅층 구조를 유지할 수 있어 작동 수명을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 종래 기술에 따른 화력발전소용 열교환 엘리먼트는 SUS, 티타늄 등과 같은 고가의 재질이 아닌 경제성 있는 탄소강을 이용하기 때문에, SUS에 비해 2.5 ~ 3.3배 정도의 열교환효율이 상대적으로 뛰어나고 매우 경제적인 장점이 있다.

예컨대, 동일 조건하의 비교예에 해당하는 SUS306의 열전도율이 14 W/mK일 때, 탄소강 STB340의 열전도율이 46 W/mK인 바, 이런 탄소강을 이용한 본 발명은 상대적으로 뛰어난 열교환효율을 갖고 있으며, 이때 고내열 부식방지 탄소강 코팅제를 사용하면서 그의 전체 코팅층 두께를 200 ~ 250㎛로 유지함에 따라, 열저항 증가를 허용 수치 이하로 억제하여 전체 열교환 성능에 영향을 주지 않게 할 수 있 는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 화력발전소용 열교환 엘리먼트의 제조방법은 고내열 부식방지 탄소강 코팅제의 복수에 걸쳐 도포, 건조 및 중간 굽기 또는 도포, 건조 및 최종 굽기를 수행하여, 매끈한 표면조도 상태를 형성시킴에 따라, 스케일 억제 성능이 상대적으로 매우 뛰어나고, 상대적으로 긴 제품 수명, 고 열교환효율, 구조적 안전성, 스케일 세척 편의성 등을 모두 만족할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 화력발전소용 열교환 엘리먼트의 제조방법은 요소판과 요소프레임을 결합한 요소모듈의 용접부위, 즉 결합부위에 대해서도 세밀하고 섬세한 기계 가공을 수행한 후 복수차 또는 미리 정한 회수만큼 중간 굽기를 수행한 후 최종 굽기를 수행하여, 용접부위에서도 신뢰성 있는 코팅 성능을 발휘할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 화력발전소용 열교환 엘리먼트는 SCR, FGD 등과 같은 화력발전소용 설비 기술 규격을 만족하여, 황산화물(SO_x)을 갖는 배연처리 전 가스와, 배연처리에 따라 깨끗해진 배연처리 후(後) 가스간 열교환의 수행에서 신뢰성 있는 작동 성능을 발휘할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 화력발전소용 열교환 엘리먼트는 그의 코팅에 필요한 구체적이고도 특유한 제조방법을 단계별로 제시하여 용이한 코팅 및 조립 방안을 제시할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 화력발전소용 열교환 엘리먼트는 응축된 상태 및 고온 하에서도 증기에 대한 저항력이 상대적으로 높고, 소수성(疏水性) 표면을 형성할 수 있고, 코팅 품질을 극대화할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 화력발전소용 열교환 엘리먼트는 고내열 부식방지 탄소강 코팅제 도포 전에 알루미늄 옥사이드 함량이 매우 높은 합성 연마재를 사용하여 탄소강 재질의 요소판과 요소프레임 표면을 상대적으로 거칠게 연마함에 따라, 코팅층의 균일한 성상 유지가 가능하고, 수지 및 금속간 뛰어난 계면 접착성을 갖는 코팅층 형성이 가능한 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 화력발전소용 열교환 엘리먼트의 제조방법은 고압공기냉각기를 사용하여 도포된 고내열 부식방지 탄소강 코팅제를 건조시키되, 이때 10기압 정도와 같이 고압공기냉각기의 토출압력을 고압력으로 유지함으로써, 더욱 신속하게 건조 작업을 수행하여, 상대적으로 공정 시간을 단축시킬 수 있고, 기포, 세공 발생을 미연에 방지할 수 있어 코팅 품질과 작업 효율을 배가시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 화력발전소용 열교환 엘리먼트에 사용된 고내열 부식방지 탄소강 코팅제는 상대적으로 장시간 균일하게 교반하여 준비된 후 도포됨에 따라, 고열 중합시 균일하게 분포되고 파괴가 일어나지 않게 하는 본 발명의 화력발전소용 열교환 엘리먼트의 제조방법을 통해서 탄소강의 표면 위에서 상호 적층되어 축합중합반응된 연속적 적층피막의 코팅층 구조를 형성함에 따라, 뛰어난 코팅 품질을 유지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 화력발전소용 열교환 엘리먼트의 제조방법은 용접 및 제조 가 용이하면서도 열교환효율이 어느 재질보다 뛰어나지만 부식되기 쉬운 탄소강을 사용함에 따라 티타늄 재질의 열교환기 대비 35배 이하의 저비용만으로도 티타늄 등에 버금가는 부식 특성과 상대적으로 월등히 뛰어난 열교환 성능 및 세척 능력을 갖는 이점이 있다.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도면에서, 도 2는 본 발명의 화력발전소용 열교환 엘리먼트의 설치도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 화력발전소용 열교환 엘리먼트의 주요부위를 기준으로 한 분해 사시도이다. 또한, 도 4는 도 3에 도시된 요소모듈의 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 요소모듈의 요소판과 요소프레임을 설명하기 위한 분리 사시도이다. 또한, 도 6은 도 5에 도시된 점선 사각형 A를 기준으로 코팅층 구조를 설명하기 위한 확대 단면도이고, 도 7은 본 발명의 화력발전소용 열교환 엘리먼트의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 또한, 도 8은 도 7에 도시된 화력발전소용 열교환 엘리먼트의 제조방법에 대한 중간 굽기(baking) 및 최종 굽기 온도그래프이고, 도 9a는 본 발명에서 사용한 고내열 부식방지 탄소강 코팅제로 코팅한 시편을 160℃에서 48시간 유지한 상태의 조직을 보인 주사전자현미경 사진이고, 도 9b는 도 9a를 10배 확대하여 일부분을 보인 주사전자현미경 사진이다. 또한, 도 10a는 본 발명에서 사용한 고내열 부식방지 탄소강 코팅제로 코팅한 시편을 침출 수, 2% 염산, 18% 염산에 침지실험한 결과를 보여주는 사진이고, 도 10b는 본 발명의 비교예로서 종래 기술에 따른 공업용 에폭시 코팅제로 코팅한 시편을 침출수, 2% 염산, 18% 염산에 침지실험한 결과를 보여주는 사진이다.

먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 화력발전소용 열교환 엘리먼트는 재생식 열교환 설비 형식을 갖는다.

예컨대, 화력발전소용 열교환 엘리먼트는 배연탈황설비(FGD Plants, Flue Gas Desulphurization Plants)의 공기예열장치(APH, Air PreHeater), GGH(gas-gas heater) 등의 기술 규격을 만족하도록 설계되어 있다.

이런 본 발명의 화력발전소용 열교환 엘리먼트는 본 실시예에서 본체(100)에 해당한다.

본체(100)는 전기집전기(20)(ESP, ElectroStatic Precipitator)와 흡수탑(30)의 사이에 배열 및 설치되어 있다.

여기서, 전기집전기(20)는 발전 보일러 또는 터빈과 같은 연소발전설비(10)의 배연쪽에 설치되고, 연소발전설비(10)로부터 배출되는 배연가스(flue gas) 중의 분진, 비산재(flying ash) 등을 포집하면서, 온도 180℃ ~ 250℃의 황산화물(SO_x)을 함유한 배연처리 전 가스를 발생시킨다.

또한, 흡수탑(30)은 탈무기(40)를 구비한 것으로서, 상기 배연처리 전(前) 가스와 외부로부터 내부로 제공되는 분무 석회석 또는 석회 현탁액(slurry)을 향류(counter-current) 또는 병류(co-current)로 접촉시켜, 석회 현탁액 입자와 황산 화물간 기액 접촉반응이 일어나도록 함으로써, 건조 상태의 분말로 석회를 회수하면서 배연처리를 수행함에 따라 배연처리 후(後) 가스를 발생시킨다.

흡수탑(30)에서 포화증기 증발과 같이 냉각되어 빠져나온 배연처리 후 가스는 다시 본 발명의 화력발전소용 열교환 엘리먼트에 해당하는 본체(100)에 유입된다.

여기서, 본체(100)는 배연처리 전 가스와 상기 배연처리 후 가스간 열교환을 수행하는 역할을 담당한다. 즉, 본체(100)는 고열의 배연처리 전 가스로 저온의 배연처리 후 가스의 온도를 높여 설비 부식 방지와 백연(white smoke) 발생 방지하기 위한 열교환을 수행한다. 이후, 상기와 같은 열교환을 통해 가열된 배연처리 후 가스는 연도(50)(stack)를 통해 대기 중에 배출된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 본체(100)는 배연처리 전 가스 급기용 하부가스입구(111) 및 배연처리 후 가스 배기용 하부가스출구(112)를 기저부(113)에 형성하고 상기 기저부(113)에서 원형 벽체 형상의 벽체부(114)를 형성한 하부구조물(110)을 포함한다.

또한, 본 발명의 본체(100)는 하부구조물(110)의 벽체부(114) 안쪽에서 회전되게 결합되고, 산업용 대형 모터(도시 안됨) 및 동력 전달 장치의 구동력을 이용하여서, 회전샤프트(121)를 기준으로 회전되는 회전체(120)를 포함한다.

회전체(120)는 산업용 대형 모터의 구동력을 전달받는 회전샤프트(121)를 회전체(120)의 중심쪽에 형성하고 있다.

회전체(120)는 회전샤프트(121)에 의해 지지되도록 허브 구조물(123)을 형성 하고 있다. 회전체(120)는 허브 구조물(123)에 의해 지탱되도록 회전체(120)의 원주 방향과 방사 방향을 따라 구획되듯이, 복수개로 세그먼트화되어서 상호 연접하게 결합 및 배열된 복수개의 바스켓(122)을 갖는다.

이때, 각각의 바스켓(122)은 요소모듈(140)의 개별적인 탑재 공간을 제공하고, 해당 삽입 안착 후 볼트 결합 또는 볼트 해체 및 분리 방식에 의해 요소모듈(140)의 취부가 가능하게 형성되어 있다.

즉, 각각의 바스켓(122)의 내부에는 바스켓(122)의 내부 형상에 대응하여 삽입가능하게 교합되는 구조가 형성되어 있고, 이를 통해 해당 요소모듈(140)이 각각 탑재된다.

이렇게 탑재된 해당 요소모듈(140)은 볼트 결합 방식으로 취부 가능하게 해당 바스켓(122)에서 고정 가능하다.

또한, 본 발명의 본체(100)는 하부구조물(110)의 벽체부(114)의 상부를 기준으로 덮어지도록 결합되는 상부구조물(130)을 포함한다.

상부구조물(130)에는 배연처리 전 가스 배기용 상부가스출구(131) 및 배연처리 후 가스 급기용 상부가스입구(132)가 형성되어 있다. 이들 출, 입구는 각각 상기 하부가스입구(111) 및 하부가스출구(112) 각각의 연직 상방에서 일치되는 상부구조물(130)의 위치를 기준으로 형성되어 있다.

도 2와 도 3을 병행 참조하면, 본체(100)의 하부구조물(110)의 하부가스입구(111)는 전기집전기(20)로부터 연장된 배출관부재(60)의 끝단부와 관통하게 결합된다.

상부구조물(130)의 상부가스출구(131)는 흡수탑(30)의 급기관부재(61)의 시작단부와 관통하게 결합된다.

상부구조물(130)의 상부가스입구(132)는 흡수탑(30)의 배기관부재(62)의 끝단부와 관통하게 결합된다.

하부구조물(110)의 하부가스출구(112)는 연도(50)쪽으로 연장된 연도연결관부재(63)의 시작단부와 관통하게 결합된다.

이렇게 결합된 본 발명의 본체(100)의 내부에서는 배연처리 전 가스와 배연처리 후 가스가 회전체(120)의 복수개의 요소모듈(140, 140a)을 통해 열교환을 수행한다.

예컨대, 최초 가동시, 상향으로 유동하는 고온의 배연처리 전 가스(FG1)는 회전체(120)의 일측에 배열된 복수개의 일측 요소모듈(140)들과 접촉하여 일측 요소모듈(140)들을 가열하고, 이와 동시에 반대쪽에서 하향 또는 향류(counter-current)하는 저온의 배연처리 후 가스(FG2)는 회전체(120)의 타측에 배열된 복수개의 타측 요소모듈(140a)들과 접촉하여 타측 요소모듈(140a)들을 냉각시킨다.

이후, 상기 회전체(120)는 미리 정한 시간 간격에 대응하여 180도 회전한다.

이에 따라, 상기와 같이 냉각된 타측 요소모듈(140a)은 고온의 배연처리 전(前) 가스(FG1)와 열교환하여 다시 가열되는 반면, 상기와 같이 가열된 요소모듈(140)은 반대쪽에서 향류(counter-current)하는 저온의 배연처리 후 가스(FG2)와 열교환하여 연도(50) 쪽으로 빠져나가려는 배연처리 후 가스(FG2)의 온도를 높이게 된다.

이러한 과정은 회전체(120)의 회전에 따라 본체(100)의 작동 중에 연속적으로 이루어져서 반복적으로 열교환이 이루어진다.

이때, 회전체(120)의 요소모듈(140, 140a)들은 고온(예 : 180℃ ~ 250℃)의 열하중 또는 증기에 장시간 노출되나, 아래의 도 4와 도 6을 통해 설명할 코팅층 구조에 의해 신뢰성 있는 작동 성능과 구조적 안전성을 확보하게 된다. 즉, 본 발명의 코티층 구조는 반복되는 열경화 작업과정(예 : 중간 굽기, 최종 굽기)을 거치면서 레졸형 페놀수지가 규소(Si) 입자들을 최대한 강하게 수용하면서 수지-금속간 긴밀한 접착형태를 유지하여 안전된 밀착성의 발현하기 때문에 열하중에 견딜 수 있게 된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 앞서 언급한 회전체에 탑재될 각각의 요소모듈(140)은 복수개로 세워져서 판두께 방향으로 배열 및 적층된 요소판(141)들과, 이들 요소판(141)을 미리 정한 개수만큼 묶음으로 유지 및 수납하기 위한 요소프레임(142)을 포함하여, 사다리꼴 체적 형상을 갖는 것이 바람직하다.

요소판(141)은 측단면 기준으로 주름 단면, 웨이브 단면, 평 단면 중 어느 하나를 갖는 것이 바람직하다.

요소프레임(142)은 요소판(141)의 전, 후에 배치되고 중앙의 관통 구멍(h1)에 의해 사각 링 형상을 갖거나, 사각 링 형상의 코너부위(h2)를 제거되어 십자 링 형상을 갖는 외측판부재(143, 144)를 구비한다.

요소프레임(142)은 외측판부재(143, 144)의 상, 하에서 각각 끝단부가 용접되어 조립되는 각봉부재(145, 146)를 구비하는 것이 바람직하다.

이때, 용접부위(w)도 하기에서 도 7을 통해 설명할 제조방법에서 언급할 결합부위에 해당하는 것으로서, 그 제조방법 내에서 행해지는 단계들을 통해서 코팅층 구조를 역시 갖게 되어서 구조적으로 안전하고 코팅 품질과 열교환 성능에 영향을 미치지 않게 코팅층이 형성되게 된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 요소프레임(142)과 요소판(141)을 포함한 요소모듈(140)의 모재는 탄소강 재질로 제작되어 있다. 이는 SUS, 티타늄 등과 같은 고가의 재질이 아니므로 상대적으로 매우 큰 경제성을 갖고 있고, SUS에 비해 2.5 ~ 3.3배 정도의 열교환효율을 갖는다.

동일 조건하의 비교예에서 SUS306의 열전도율은 14 W/mK이고, 탄소강 STB340의 열전도율은 46 W/mK이다.

코팅층 두께에 따라서 열교환효율에는 허용 범위 내의 미세한 차이가 나타날 수 있다.

요소프레임(142)과 요소판(141)간 모든 용접부위를 포함한 요소모듈(140)의 모든 표면은 하기의 도 7에 도시된 내용과 같이 제조 또는 처리되는 과정에서 고내열 부식방지 탄소강 코팅제에 의한 코팅층을 형성함에 따라, 요소모듈(140) 전반에 걸쳐 알루미늄합금 수준의 코팅 강도 및 경도(예 : 비커스 경도 기준 70 ~ 75 HR)를 갖는다.

예컨대, 도 5의 점선 사각형 A를 확대한 단면에 해당하는 도 6을 참조하면, 요소프레임 또는 요소판의 표면에는 복수회에 걸쳐 진행된 고내열 부식방지 탄소강 코팅제의 도포, 건조, 중간 굽기(i_1∼i_n)와 그 후 최종 굽기(e)를 통해서 축합중 합반응된 연속적 적층피막의 코팅층 구조(c)가 형성되었다.

이런 요소프레임 또는 요소판을 위한 코팅층 구조(c)의 전체 코팅층 두께는 200 ~ 250㎛인 것이 바람직하다.

여기서, 상기 전체 코팅층 두께에 관한 수치는, 만일 그 수치보다 적을 경우 경도 및 부식 성능이 급격히 떨어지고, 그보다 많을 경우 경도 및 부식 성능의 양호함에도 불구하고 열저항 증가가 급격히 이루어지는 임계적 수치이므로, 결국, 전체 열교환 성능을 확보하기 위한 최적화된 수치이다.

이하, 본 발명의 화력발전소용 열교환 엘리먼트의 제조방법을 도 7을 참고하여 설명한다.

본 발명의 제조방법은 요소판과 요소프레임을 세척하는 제1단계(S10)를 시작으로 하여, 합성 연마재를 이용하여 요소판과 요소프레임을 연마하는 제2단계(S11)를 포함한다.

이후, 본 발명의 화력발전소용 열교환 엘리먼트의 제조방법에서는 장시간 교반하여 준비한 고내열 부식방지 탄소강 코팅제를 요소판과 요소프레임에 도포하는 제3단계(S20)와, 요소판과 요소프레임 주변에 배치된 고압공기냉각기의 작동에 따라 기포, 세공 발생이 방지되면서 상기 도포된 고내열 부식방지 탄소강 코팅제가 건조되는 제4단계(S21)와, 미리 설정한 온도그래프 정보에 상응하게 중간 굽기를 진행하는 제5단계(S22)가 진행된다. 그런 다음, 상기 제3단계(S20) 내지 제5단계(S22)를 미리 설정한 제1설정회수만큼 반복하여 1차 중간 굽기 과정을 완성하는 제6단계(S30)가 진행된다.

그런 다음 본 발명의 화력발전소용 열교환 엘리먼트의 제조방법은 즉 제6단계(S30) 이후로서 중간 굽기 과정이 완성된 요소판과 요소프레임을 용접에 의해 결합하는 제7단계(S40)와, 용접부위인 결합부위에 대해 사포질 또는 연삭과 같은 방식으로 가공을 수행하는 제8단계(S41)를 포함한다.

이후, 상기 가공된 요소판과 요소프레임에 대하여 다시 상기 제3단계(S20) 내지 제5단계(S22)를 미리 설정한 제2설정회수만큼 반복하는 2차 중간 굽기 과정을 완성하는 제9단계(S50)가 진행되고, 이후 상기 제3단계(S20)와 제4단계(S21) 이후 최종 굽기를 수행하는 제10단계(S60)가 진행된다.

이하, 본 발명의 화력발전소용 열교환 엘리먼트의 제조방법은 상기와 같이 최종 굽기 과정이 완성된 요소모듈의 품질 검사를 위한 제11단계(S70)와, 상기 품질 검사가 완료된 요소모듈을 사전에 미리 제작된 화력발전소용 열교환 엘리먼트의 회전체에 탑재하는 제12단계(S80)를 포함한다.

이런 본 발명의 화력발전소용 열교환 엘리먼트를 단계별로 더욱 상세하게 살펴본다.

제1단계( S10 ) : 요소판과 요소프레임 세척

고내열 부식방지 탄소강 코팅제에 의해 코팅이 요구되는 요소판과 요소프레임은 탄소강 재질로 만들어진 판재류로서 오일, 기름 등에 의해 오염되어 있을 수 있고, 이는 코팅 전에 반드시 세척 또는 세정에 의해 제거되어야 한다.

제1단계(S10)의 세척에서는 알칼리성 그리스 제거 방식이나, 습식 그리스 제거 방식, 또는 건식 그리스 제거 방식이 사용되고, 습식 블라스팅 세척 장치를 이 용할 수 있다.

합성 연마재를 이용하여 요소판과 요소프레임을 연마하는 제2단계(S11)를 포함한다.

제2단계( S11 ) : 요소판과 요소프레임 연마

세척된 요소판과 요소프레임은 블라스팅 작업장(도시 안됨) 내부에 들어간다. 블라스팅 작업장에는 적어도 1대의 블라스팅 장치가 구비되어 있다. 합성 연마재는 블라스팅 장치의 압축 공기를 이용하여 상기 요소판 내지 상기 요소프레임 쪽으로 분사된다.

블라스팅 장치는 수십 분간 작업할 수 있을 정도로 충분한 합성 연마재를 블라스팅 탱크에 채우고 있다.

블라스팅 장치는 블라스팅 탱크, 핸드 호스, 블라스팅 봉을 구비한 것으로서, 공기압 5∼8bar의 작동 압력을 제공한다.

특히, 블라스팅 봉의 끝단에는 노즐이 결합된다. 노즐은 블라스팅 봉의 내경과 동일하거나 유사한 내경을 갖고 있다. 이때 노즐의 내경은 합성 연마재의 과립(grain) 직경보다 4배에 해당하는 것이 바람직하다.

합성 연마재를 요소판과 요소프레임 표면 전체에 고루 분사시키도록, 노즐 및 블라스팅 봉은 이동 속도 200∼400㎜/초로 이동되는 것이 바람직하다.

한편, 합성 연마재는 알루미늄 옥사이드 함량이 96%인 용융 알루미나 산화물 또는 강옥(鋼玉)으로서, 과립 직경 0.4∼1.6㎜를 갖고 있어서, 탄소강 재질의 요소판과 요소프레임 표면에 거칠기(Rz) 깊이 40∼60㎛를 형성할 수 있는 것이 사용된 다.

이런 합성 연마재의 사용과 노즐 및 블라스팅 봉의 이동 속도에 의해서, 앞도 9a와 도 9b에 보이는 것과 같이, 상대적으로 깊고 거칠게 연마된 표면이 완성된다.

연마 완료된 요소판과 요소프레임은 블라스팅 작업장에서 빠져나오며, 다른 요소판과 요소프레임이 투입되어 반복함에 따라 모든 요소판과 요소프레임에 대한 연마 작업이 이루어진다.

한편, 작업자는 본 발명에 따른 고내열 부식방지 탄소강 코팅제의 사용을 준비한다. 고내열 부식방지 탄소강 코팅제는 일종의 열경화코팅제로서 [표 1]과 같은 성분 및 함량을 갖는다.

즉, 고내열 부식방지 탄소강 코팅제는 전체 중량퍼센트(wt%) 기준, 분포지수(Mw/Mn) 4,390/770의 레졸형 페놀수지 35.4와; 솔벤트 54.3과; 피그먼트 10.3을 포함한다.

여기서, 솔벤트는 솔벤트 중량퍼센트 기준, 이소부틸알코올 11 및 노말부틸알코올 89로 이루어진 것이 바람직하다.

또한, 피그먼트는 피그먼트 중량퍼센트 기준, 나트륨(Na) 1.6, 마그네슘(Mg) 0.7, 알루미늄(Al) 24.3, 규소(Si) 39.6, 인(P) 5.8, 칼륨(K) 7.7, 철(Fe) 20.3으로 이루어진 것이 바람직하다.

특이점으로는 피그먼트 내의 입자 중 규소(Si)가 39.6과 같이 상대적으로 과다 함유하고 있되, 반복되고 미리 설정된 축합중합반응을 통해 연속적 적층피막으로서 형성되는 과정을 거치면서 규소 입자를 최대한 강하게 수용할 수 있도록 되어 있다.

본 발명의 제조방법에서는 상기 고내열 부식방지 탄소강 코팅제를 장시간의 교반하여 준비하고, 이후 하기에서 설명할 온도그래프에 상응하여 미리 설정한 제1설정회수와 제2설정회수만큼 진행되는 중간 굽기 과정과 1회의 최종 굽기 과정을 통해서, 결국, 완벽히 부식 문제, 내열성, 강도 및 경도 문제, 스케일 형성 문제를 해결할 수 있는 코팅층 구조의 형성이 가능해진다.

장시간 바람직하게, 고내열 부식방지 탄소강 코팅제는 분당 1500회전을 실시하는 교반기에서 24∼30시간동안 교반되고, 흐름컵(flowcup)을 이용하여 점도를 세심하게 조정한다.

흐름컵은 내부 체적 100cc 및 하부배출구멍 직경 3mm(예 : 흐름컵 규격번호 4호 또는 흐름컵 규격번호 5호)를 갖는 것이다.

상기 고내열 부식방지 탄소강 코팅제의 점도는 흐름컵 내부에 담은 점도 테스트용 고내열 부식방지 탄소강 코팅제가 75초 만에 모두 빠져나가는 것을 기준으로 정해지는 것이 바람직하다.

제3단계( S20 ) : 고내열 부식방지 탄소강 코팅제 도포

미리 교반하여 준비된 고내열 부식방지 탄소강 코팅제는 스프레이법, 침지법(deeping) 등의 방식으로 요소판과 요소프레임에 도포된다.

1회의 도포에 따라 도포두께 25∼30㎛의 고내열 부식방지 탄소강 코팅제가 도포되는 것이 바람직하다.

제4단계( S21 ) : 고압 건조

고내열 부식방지 탄소강 코팅제가 도포된 요소판과 요소프레임 주변에는 고압의 공기를 송풍할 수 있는 고압공기냉각기가 배치된다.

공기냉각기의 토출구에서는 통상적인 공기 냉각 방식에 비해 상대적으로 고압력에 해당하는 토출압력 10기압의 공기가 토출되는 것이 바람직하다.

이럴 경우, 상대적으로 더욱 신속하게 건조 작업을 수행하여, 공정 시간을 단축시킬 수 있고, 기포, 세공 발생을 미연에 방지할 수 있어 코팅 품질과 작업 효율을 배가시킬 수 있다.

제5단계( S22 ) : 중간 굽기

도 8을 참조하면, 건조된 도포된 요소판과 요소프레임에 대한 중간 굽기는 미리 설정한 온도그래프 정보에 상응하게 진행된다.

중간 굽기를 비롯하여 하기에 설명할 최종 굽기는 대형 중합 오븐 내에서 이루어진다.

예컨대, 대형 중합 오븐은 직접 가열용 공기 교반기, 복수 노즐을 벽체에 배열 형성한 노즐 벽, 베이킹 챔버(baking chamber)를 갖고 있고, 가스나 연료유로 가열되며, 적어도 높이 4.5m, 폭 4.5m, 길이 13∼15m를 갖는 것이 바람직하다.

대형 중합 오븐은 화력발전소용 열교환 엘리먼트 부품 등의 중량물의 적하 및 하역을 위해 레일을 오븐 내부 공간쪽으로 연장시키고 있고, 그 레일 위에 이동대차가 구비되어 있는 것이 바람직하다.

대형 중합 오븐은 온도범위 30∼250℃ 사이에서 원하는 온도로 변동 또는 조절하기 위한 온도 측정 및 제어 시스템을 구비하고 있는 것이 바람직하다.

대형 중합 오븐의 온도 측정 및 제어 시스템은, 예컨대 도 8에 도시된 온도그래프를 충실히 이행할 수 있는 시스템 사양과 중간 굽기 공정 또는 최종 굽기 공정 중에 온도를 정확히 제어하도록 구성되며, 복수개의 서모커플에 대응한 온도 기록 장비가 구비된 온도 제어용 워크스테이션급 컴퓨터 시스템으로서 준비될 수 있다.

이런 대형 중합 오븐에 의해서, 중간 굽기는 굽기 시작 후 120분 이내에 90℃에 도달하고, 이후 60분간의 보류 시간을 가진 뒤, 30분 이내에 최대 120℃까지 온도 추가 상승을 진행하고, 이후 30분간의 보류 시간을 가지면서, 솔벤트 냄새가 사라지는 시점을 기준으로 즉시 가열을 종료하고 냉각시키는 것이 바람직하다.

제6단계( S30 ) : 1차 중간 굽기 과정 완성

제6단계(S30)에서는 상기 제3단계(S20) 내지 제5단계(S22)를 미리 설정한 제1설정회수(예 : 3~4회)만큼 반복하여 1차 중간 굽기 과정이 완성된다.

제7단계( S40 ) : 요소판과 요소프레임 결합

제7단계(S30)에서는 중간 굽기 과정이 완성된 요소판과 요소프레임이 용접에 의해 결합된다.

즉, 앞서 도 4를 통해 설명한 바와 같이, 각각의 요소모듈은 복수개의 요소판을 세워서 그의 판두께 방향으로 배열 및 적층한 후, 이들의 전, 후 위치에 외측판부재를 배치하고, 외측판부재의 상, 하에서 각봉부재의 끝단부를 용접함에 따라, 미리 정한 개수만큼 묶음으로 요소판을 유지 및 수납하게 된다.

특히, 용접 작업시, 용접부위 주위에 석면을 덧대서 용접열에 의해 1차 중간 굽기 과정을 통해 형성된 코팅부위의 훼손을 최소화(예 : 2cm)시키는 것이 바람직하다.

제8단계( S41 ) : 결합부위 가공

제8단계(S41)에서는 요소판과 요소프레임간 결합부위에 해당하는 모든 용접부위에 대하여 사포질 또는 연삭과 같은 방식의 기계 가공이 이루어진다.

제9단계( S50 ) : 2차 중간 굽기 과정 완성

제9단계(S50)에서는 상기 제3단계(S20) 내지 제5단계(S22)를 미리 설정한 제2설정회수(예 : 3~4회)만큼 더 반복하여 2차 중간 굽기 과정이 완성된다.

이를 통해서, 요소판과 요소프레임의 용접부위를 포함한 모든 표면이 고내열 부식방지 탄소강 코팅제에 의한 중간 굽기 표면으로 형성된다.

제10단계( S60 ) : 최종 굽기

제10단계(S60)와 같은 최종 굽기는 상술한 상기 제3단계(S20)와 제4단계(S21)를 진행한 직후에 이루어진다. 즉, 마지막으로 고내열 부식방지 탄소강 코팅제의 도포 및 건조가 이루어진 후, 대형 중합 오븐과 도 8의 온도그래프 정보를 이용하여 진행된다.

예컨대, 대형 중합 오븐에 의해서, 최종 굽기는 굽기 시작 후 90분 이내에 110℃에 도달하고, 이후 30분간의 보류 시간을 가진 뒤, 120분 이내에 최대 200℃까지 온도 추가 상승을 진행하고, 이후 60분간의 보류 시간을 가진 다음 냉각된다.

이런 경우, 도 6에 도시된 바와 같이 중간 굽기(i_1∼i_n)와 그 후 최종 굽기(e)를 통해서, 결국 축합중합반응되고 연속적인 적층피막의 코팅층 구조(c)의 전체 코팅층 두께는 200 ~ 250㎛로서 형성된다.

도 6에 도시된 점선은 본 발명의 코팅 과정의 단계를 인위적으로 구분 설명하기 위한 것일 뿐, 실제로 코팅층 구조(c)는 도 9a 내지 도 8b에서와 같이 규소(Si) 입자를 상대적으로 과다 함유하여 입자들이 밀집되어 견고하게 축합중합된 분자구조로서 이해된다.

제11단계( S70 ) : 품질 검사

본 발명의 화력발전소용 열교환 엘리먼트의 제조방법에서 제11단계(S70)는 상기와 같이 코팅 또는 조립된 요소모듈의 품질 검사 과정을 의미한다.

품질 검사는 ① 비디오 내시경을 통해 육안 검사, ② 와전류 방법 또는 기타 비파괴 방법(예 : split beam microscope, X-레이 분석)을 이용한 코팅층 두께 검사, ③ 핀홀 테스트, ④ 습식 시험(금속성 모재 상의 전기적 절연층 내부에 기공 및 결함 지점을 탐지), ⑤ 아세톤 시험(코팅층의 침전 경화를 평가) 각각에 해당하는 검사장비에 의해 진행 가능하다.

예컨대, 작업현장에서 용이하게 진행되는 와전류 방법은 전자식 탐침 계기의 탐침자를 통해 발생시킨 고주파 전자기장을 코팅층 구조(c)를 갖는 요소모듈의 요소판 또는 요소프레임에 인가시켜 와전류를 생성시키고, 이 와전류는 진폭의 변화 및 탐침 코일 임피던스의 위상 변화를 야기하므로 상기 코팅층 구조의 두께 품질 등의 측정을 수행할 수 있게 된다.

제12단계( S80 ) : 탑재

품질 검사가 끝난 요소모듈은 사전에 미리 제작된 화력발전소용 열교환 엘리먼트의 회전체에 탑재되는 제12단계(S80)를 거치게 된다.

한편, 도 9a와 도 9b에 도시된 본 발명 관련 시편 열처리 실험결과와, 현장 실험을 통해 확인한 결과, 상대적으로 월등한 높은 경도, 조도를 갖고, 코팅층 구조 표면의 기본 성상이나 내부 계면에서 크랙 발생이 없고 무너짐 없이 양호한 것으로 관찰되었다.

즉, 도 9a 및 도 9b에서 알 수 있듯이 상대적으로 매우 거친 접착 계면에서 박리가 일어나지 않고 수지-금속간 긴밀한 접착형태를 유지하고 있다.

도 9a는 본 발명에서 사용한 고내열 부식방지 탄소강 코팅제로 코팅한 시편을 160℃에서 48시간 유지한 상태의 조직을 보인 주사전자현미경 사진이다.

도 9b는 도 9a를 10배 확대하여 일부분을 보인 주사전자현미경 사진이다.

또한, 도 10a에 보이듯이, 본 발명에서 사용한 고내열 부식방지 탄소강 코팅제로 코팅한 시편은 (a) 침출수, (b) 2% 염산, (c) 18% 염산에 각각 침지실험한 결과, 부식 특성이 매우 양호하고 박리현상이 발생되지 않았으며, 그의 표면 광택을 통해 알 수 있듯이 탁월한 조도를 유지하여 스케일 방지 성능이 탁월함을 알 수 있다.

이에 반해, 동일 침지실험조건에서 도 10b에 도시된 공업용 에폭시 코팅제의 경우에는 부풀어 오르거나 박리가 발생됨이 관찰되었다.

이러한 본 발명의 기술적 구성에 의해 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함될 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 판형 열교환기의 분해 사시도이다.

도 2는 본 발명의 화력발전소용 열교환 엘리먼트의 설치도이다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 화력발전소용 열교환 엘리먼트의 주요부위를 기준으로 한 분해 사시도이다.

도 4는 도 3에 도시된 요소모듈의 사시도이다.

도 5는 도 4에 도시된 요소모듈의 요소판과 요소프레임을 설명하기 위한 분리 사시도이다.

도 6은 도 5에 도시된 점선 사각형 A를 기준으로 코팅층 구조를 설명하기 위한 확대 단면도이다.

도 7은 본 발명의 화력발전소용 열교환 엘리먼트의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 8은 도 7에 도시된 화력발전소용 열교환 엘리먼트의 제조방법에 대한 중간 굽기(baking) 및 최종 굽기 온도그래프이다.

도 9a는 본 발명에서 사용한 고내열 부식방지 탄소강 코팅제로 코팅한 시편을 160℃에서 48시간 유지한 상태의 조직을 보인 주사전자현미경 사진이다.

도 9b는 도 9a를 10배 확대하여 일부분을 보인 주사전자현미경 사진이다.

도 10a는 본 발명에서 사용한 고내열 부식방지 탄소강 코팅제로 코팅한 시편을 침출수, 2% 염산, 18% 염산에 침지실험한 결과를 보여주는 사진이다.

도 10b는 본 발명의 비교예로서 종래 기술에 따른 공업용 에폭시 코팅제로 코팅한 시편을 침출수, 2% 염산, 18% 염산에 침지실험한 결과를 보여주는 사진이다.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

100 : 본체 110 : 하부구조물

111 : 하부가스입구 112 : 하부가스출구

113 : 기저부 114 : 벽체부

120 : 회전체 121 : 회전샤프트

122 : 바스켓 123 : 허브 구조물

130 : 상부구조물 131 : 상부가스출구

132 : 상부가스입구 140 : 요소모듈

141 : 요소판 142 : 요소프레임

Claims (8)

1. 배연처리 전(前) 가스와 배연처리 후(後) 가스간 열교환을 수행하는 화력발전소용 열교환 엘리먼트에 있어서,

   배연처리 전 가스 급기용 하부가스입구 및 배연처리 후 가스 배기용 하부가스출구를 기저부에 형성하고 상기 기저부에서 원형 벽체 형상의 벽체부를 형성한 하부구조물;

   상기 벽체부 안쪽에서 회전되게 결합되고 복수개의 바스켓을 갖는 회전체;

   상기 벽체부의 상부를 기준으로 덮어지도록 결합되고 배연처리 전 가스 배기용 상부가스출구 및 배연처리 후 가스 급기용 상부가스입구가 형성된 상부구조물;

   상기 회전체의 바스켓에 각각 탑재되는 것으로서 복수개의 요소판과 요소프레임을 구비한 요소모듈;

   을 포함하되, 고내열 부식방지 탄소강 코팅제의 도포, 건조를 포함한 중간 굽기 과정과 최종 굽기 과정을 통해 축합중합반응된 연속적 적층피막의 코팅층 구조가 상기 요소모듈에 형성되어 있고,

   상기 고내열 부식방지 탄소강 코팅제는,

   전체 중량퍼센트(wt%) 기준으로, 분포지수(Mw/Mn) 4,390/770의 레졸형 페놀수지 35.4와; 솔벤트 54.3과; 피그먼트 10.3을 포함하되,

   상기 솔벤트는 솔펜트 중량퍼센트 기준으로, 이소부틸알코올 11 및 노말부틸알코올 89로 이루어지고,

   상기 피그먼트는 피그먼트 중량퍼센트 기준으로, 나트륨(Na) 1.6, 마그네슘(Mg) 0.7, 알루미늄(Al) 24.3, 규소(Si) 39.6, 인(P) 5.8, 칼륨(K) 7.7, 철(Fe) 20.3으로 이루어진 것을 특징으로 하는 화력발전소용 열교환 엘리먼트.
2. 제1항에 있어서,

   상기 요소모듈은,

   상기 코팅층 구조를 탄소강 재질의 모재의 표면에 형성할 때 200 ~ 250㎛ 중에서 선택된 어느 하나의 전체 코팅층 두께를 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 화력발전소용 열교환 엘리먼트.
3. 삭제
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 요소모듈을 위한 상기 요소판은 그의 측단면 기준으로 주름 단면, 웨이브 단면, 평 단면 중 어느 하나를 갖는 것을 특징으로 하는 화력발전소용 열교환 엘리먼트.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 요소모듈을 위한 상기 요소프레임은,

   상기 요소판의 전, 후에 각각 배치되고 중앙의 관통 구멍에 의해 사각 링 형상을 갖거나, 사각 링 형상의 코너부위를 제거하여 십자 링 형상을 갖는 외측판부재;

   상기 외측판부재의 상, 하에서 각각 끝단부가 용접되어 조립되는 각봉부재;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 화력발전소용 열교환 엘리먼트.
6. 배연처리 전(前) 가스와 배연처리 후(後) 가스간 열교환을 수행하는 화력발전소용 열교환 엘리먼트의 제조방법에 있어서,

   상기 화력발전소용 열교환 엘리먼트에 탑재되는 요소모듈용 요소판과 요소프레임을 세척하는 제1단계;

   상기 요소판과 요소프레임을 합성 연마재로 연마하는 제2단계;

   상기 요소판과 요소프레임에 고내열 부식방지 탄소강 코팅제를 도포하는 제3단계;

   상기 요소판과 요소프레임 주변에 배치된 고압공기냉각기에 의해 상기 도포된 고내열 부식방지 탄소강 코팅제를 고압 건조하는 제4단계;

   미리 설정한 온도그래프 정보에 상응하게 중간 굽기를 진행하는 제5단계;

   상기 제3단계 내지 제5단계를 미리 설정한 제1설정회수만큼 반복하여 1차 중간 굽기 과정을 완성하는 제6단계;

   상기 제6단계 이후의 요소판과 요소프레임을 용접에 의해 결합하는 제7단계;

   상기 용접된 결합부위에 대해 사포질 또는 연삭과 같은 방식으로 가공을 수행하는 제8단계;

   상기 가공된 요소판과 요소프레임에 대하여 다시 상기 제3단계 내지 제5단계를 미리 설정한 제2설정회수만큼 반복하는 2차 중간 굽기 과정을 완성하는 제9단계;

   상기 제3단계와 제4단계 이후 최종 굽기를 수행하는 제10단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 화력발전소용 열교환 엘리먼트의 제조방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 제4단계에서의 상기 고압공기냉각기는 기포 및 세공 발생 억제를 위해 토출압력을 10기압으로 유지하는 것을 특징으로 하는 화력발전소용 열교환 엘리먼트의 제조방법.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서,

   제10단계의 최종 굽기 과정을 통해 완성된 요소모듈의 품질 검사를 위한 제11단계;

   상기 품질 검사가 완료된 요소모듈을 화력발전소용 열교환 엘리먼트의 회전체에 탑재하는 제12단계;

   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화력발전소용 열교환 엘리먼트의 제조방법.

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