KR101009212B1 - Method of producing steam in a gas tube steam boiler and gas tube steam boiler for implementing said method - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 수면(2A)을 형성하는 용수로 채워진 열교환실(2)과, 대체로 수직인 축(10)을 갖춘 원통 벽(1) 및 상판(4)에 의해 경계가 이루어지는, 수면 위의 스팀 헤드 공간(5)과, 스팀 헤드 공간(5)과 연통하는 스팀 출구(6)와, 열교환실(2)과 스팀 헤드 공간(5)을 통해 연장되는 가스 튜브(3)와, 가스 튜브(3)와 용수 사이의 열교환에 의해 상기 수면(2A)으로부터 스팀 유동을 발생시키기 위하여 가스 튜브(3)에 가열된 가스를 공급하는 수단과, 수면(2A)으로부터 스팀 출구(6)로 스팀 유동을 인도하기 위해 스팀 헤드 공간(5)에 배치된 스팀 유동 도관(7' 및 7")을 포함하고, 스팀 유동이 가스 튜브(3)에 횡방향으로, 바람직하게는 대체로 직교하는 방향으로 유동하도록 가스 튜브(3)들 중 하나 이상이 도관을 통해 횡방향으로 연장되고, 도관의 구조는, 유동의 스팀의 반 이상, 바람직하게는 대체로 전체가 유동 경로를 따라 유동하도록 제한되게 하고, 유동 경로는 수평면에 투영될 시 벽(1)의 제1 지점과 제1 지점에 수평으로 대향되는 벽(1)의 제2 지점 사이의 최단 거리와 적어도 동일한 길이를 갖고, 상기 거리는 벽(1)이 원형 원통형일 경우 원형 원통 벽의 직경(D)인, 가스 튜브 스팀 보일러에 관한 것이다.The present invention relates to a steam head on the water surface, bounded by a heat exchange chamber (2) filled with water forming a water surface (2A), and a cylindrical wall (1) and a top plate (4) having a generally vertical axis (10). A space 5, a steam outlet 6 in communication with the steam head space 5, a gas tube 3 extending through the heat exchange chamber 2 and the steam head space 5, and a gas tube 3. Means for supplying heated gas to the gas tube 3 to generate steam flow from the water surface 2A by heat exchange between water and water, and directing the steam flow from the water surface 2A to the steam outlet 6. And steam flow conduits 7 ′ and 7 ″ disposed in the steam head space 5, so that the steam flow flows in the transverse direction, preferably generally perpendicular to the gas tube 3. At least one of the three) extends transversely through the conduit, the structure of the conduit being at least half of the steam of the flow, Preferably the entirety is constrained to flow along the flow path, the flow path being between the first point of the wall 1 and the second point of the wall 1 which is horizontally opposite to the first point when projected onto the horizontal plane. It has a length at least equal to the shortest distance of and the distance relates to a gas tube steam boiler, which is the diameter (D) of the circular cylindrical wall when the wall 1 is of circular cylindrical shape.
스팀 보일러, 가스 튜브, 스팀 유동, 열교환실 Steam boiler, gas tube, steam flow, heat exchange chamber
Description
본 발명은 가스 튜브 스팀 보일러(gas tube steam boiler)에 스팀을 생성하는 방법 및 상기 방법을 사용하는 가스 튜브 스팀 보일러에 관한 것이다.The present invention relates to a method of producing steam in a gas tube steam boiler and to a gas tube steam boiler using the method.
이러한 방법 및 장치와 관련하여, 소정의 에너지 출력에 대한 보일러의 전체 크기를 줄이기 위하여 가스 튜브로부터 용수와 스팀으로의 에너지 전달을 최적화하는 것이 중요하다. 전형적으로, 주요 설계 인자는, 입력 가스 온도, 배기 가스 온도, 및 희망하는 최대 에너지 출력을 포함한다. 즉, 공급 용수 온도, 스팀 압력, 온도, 및 질량 유동이다. 바람직하게는 스팀은 건조해야 하고, 더 바람직하게는 과열(superheat)되어야 한다.With this method and apparatus, it is important to optimize energy transfer from gas tubes to water and steam in order to reduce the overall size of the boiler for a given energy output. Typically, key design factors include input gas temperature, exhaust gas temperature, and desired maximum energy output. That is, feed water temperature, steam pressure, temperature, and mass flow. Preferably the steam should be dry, more preferably superheated.
보일러 벽을 따라 환형 개구를 제공하는 배플판(baffle plate)를 갖춘 가스 튜브 스팀 보일러로서, 수면으로부터의 스팀 유동이 수면으로부터 환형 개구로 그리고 이로부터 중앙에 위치된 스팀 출구로 유동하도록 제한되는 가스 튜브 스팀 보일러가 US 1,546,665호에서 제공된다는 것이 알려져 있다. 이러한 구조에서, 발생된 스팀의 대부분은 가스 튜브 보일러 직경의 대략 1/2에 해당하는 거리밖에 가스 튜브를 통과하지 못하여, 가스 튜브와 발생된 스팀 사이의 열교환이 불충분하게 될 것이다.A gas tube steam boiler with a baffle plate that provides an annular opening along the boiler wall, wherein the gas tube is confined to flow from the water surface to the annular opening and from there to the centrally located steam outlet. It is known that steam boilers are provided in US 1,546,665. In this structure, most of the generated steam will pass through the gas tube only a distance corresponding to approximately 1/2 of the diameter of the gas tube boiler, so that the heat exchange between the gas tube and the generated steam will be insufficient.
전적으로 그렇지는 않지만, 특히 선박용(marine) 보일러에서, 제한된 유효 공간 때문에 보일러의 크기는 매우 중요하고, 따라서 본 발명의 일목적은 보일러의 공간 요구사항을 감소시키는 형식의 장치와 방법을 제공하는 것이다.Although not entirely, especially in marine boilers, the size of the boilers is very important because of the limited effective space, and one object of the present invention is therefore to provide an apparatus and method of the type which reduce the space requirements of the boiler.
본 발명에 따르면 이러한 목적은,According to the invention this object is
- 수면을 형성하는 용수로 채워진 열교환실과, 대체로 수직인 축을 갖춘 원통 벽 및 상판에 의해 경계가 이루어진, 상기 수면 위의 스팀 헤드(head) 공간과, 상기 스팀 헤드 공간과 연통하는 스팀 출구와, 상기 열교환실과 상기 스팀 헤드 공간을 통해 연장되는 하나 이상의 가스 튜브를 포함하는 가스 튜브 스팀 보일러를 제공하는 단계와,A heat exchange chamber filled with water forming a water surface, a steam head space above the water surface, bounded by a cylindrical wall and top plate having a generally vertical axis, a steam outlet in communication with the steam head space, and the heat exchange Providing a gas tube steam boiler comprising a seal and at least one gas tube extending through the steam head space;
- 상기 가스 튜브와 상기 열교환실의 상기 용수 사이의 열교환에 의해 상기 수면으로부터 스팀 유동을 발생시키기 위하여 상기 가스 튜브에 가열된 가스를 공급하는 단계와,Supplying heated gas to said gas tube to generate steam flow from said water surface by heat exchange between said gas tube and said water in said heat exchange chamber,
- 상기 스팀 유동을 상기 스팀 헤드 공간을 통해 상기 수면으로부터 상기 스팀 출구로 유동하게 하는 단계로서, 상기 헤드 공간의 상기 유동 내의 스팀의 반 이상이, 바람직하게는 대체로 전체가 유동 경로를 따라 상기 가스 튜브에 대해 횡방향으로, 바람직하게는 대체로 직교하는 방향으로 유동하도록 제한되고, 상기 유동 경로는 수평면에 투영될 시 상기 벽의 제1 지점과 상기 제1 지점에 수평으로 대향된 상기 벽의 제2 지점 사이의 최단 거리와 적어도 동일한 길이를 갖고, 상기 거리는 상기 벽이 원형 원통형일 경우 상기 원형 원통 벽의 직경인, 단계를 포함하고, 이에 따라 상기 가스 튜브의 잔류 열이 상기 스팀 유동에 전달되는, 방법에 의해 달성된다.Directing the steam flow through the steam head space from the water surface to the steam outlet, in which at least half of the steam in the flow of the head space, preferably generally entirely along the flow path Constrained to flow transversely, preferably in a direction that is generally orthogonal to the flow path, the flow path being a first point of the wall and a second point of the wall horizontally opposite to the first point when projected on a horizontal plane. Having a length at least equal to the shortest distance therebetween, the distance being the diameter of the circular cylindrical wall when the wall is circular cylindrical, whereby residual heat of the gas tube is transferred to the steam flow. Is achieved by.
본 명세서에서 가스 튜브로부터 스팀 헤드 공간의 스팀으로의 열전달이 현저하게 개선되어, 보일러의 효율이 증가되는 동시에, 발생된 스팀은 건조되고 가능하면 과열됨으로써 보다 높은 품질을 구비한다.The heat transfer from the gas tube to the steam in the steam head space is significantly improved here, so that the efficiency of the boiler is increased, while the generated steam is dried and possibly overheated to have higher quality.
본 발명에 따른 방법의 현재 바람직한 실시예에서, 상기 유동 경로의 상기 수평 투영은 상기 거리의 2배 이상이다. 이러한 방법에서 가스 튜브와 수면으로부터 스팀 출구로의 스팀 유동 사이의 접촉이 증가되어 스팀 헤드 공간 내의 열전달이 증가한다.In a presently preferred embodiment of the method according to the invention, the horizontal projection of the flow path is at least twice the distance. In this way the contact between the gas tube and the steam flow from the water surface to the steam outlet is increased to increase heat transfer in the steam head space.
본 발명에 따른 방법의 현재 바람직한 실시예에서, 스팀 출구는 벽의 축으로부터 이격되어 위치되고, 바람직하게는 헤드 공간의 벽 부근에 위치되어 스팀 유동이 스팀 출구를 통해 이탈하기 전에 모든 가스 튜브를 따라 옆쪽으로 유동하도록 제한한다.In a presently preferred embodiment of the method according to the invention, the steam outlet is located away from the axis of the wall, preferably near the wall of the head space, along all gas tubes before the steam flow leaves through the steam outlet. Restrict to flow sideways.
본 발명에 따른 방법의 현재 바람직한 실시예에서, 유동 경로의 수평 투영은, 상기 축을 통과한 상기 벽의 제1 지점 또는 그 부근으로부터 상기 제1 지점에 대향되는 상기 벽의 제2 지점 또는 그 부근으로 연장되고, 바람직하게는 제2 지점으로부터 거꾸로 연장되어 적어도 상기 제1 지점 부근으로 거꾸로 연장된다. 이러한 방법에서 스팀 유동은, 바람직하게는 스팀 출구를 통해 이탈하기 전 2번 이상 모든 가스 튜브를 통과하여 이동하게 된다.In a presently preferred embodiment of the method according to the invention, the horizontal projection of the flow path is from or near the first point of the wall passing through the axis to a second point of or near the wall opposite to the first point. Extends, preferably backwards from the second point and backwards at least near the first point. In this way the steam flow is preferably passed through all gas tubes at least twice before leaving through the steam outlet.
본 발명에 따른 방법의 현재 바람직한 실시예에서, 스팀 유동 속도는, 제1 지점 부근으로부터 제2 지점으로 유동할 때보다 상기 제2 지점으로부터 상기 제1 지점으로 유동할 때 더 낮고, 수면과 스팀 출구 사이의 거리의 일부분에서 상대적으로 높은 속도, 바람직하게는 대략 15 m/s 내지 30 m/s, 더 바람직하게는 15 m/s 내지 25 m/s의 속도를 제공하여, 수면으로부터 스팀 출구로의 경로의 남은 부분 위에서는 감소된 속도로, 바람직하게는 대략 10 m/s 내지 15 m/s로 가스 튜브를 통과하고, 이로써 높은 속도는 가스 튜브 주변에 난류를 제공하여 높은 열전달을 보장하고 스팀 내 가능한 액적(droplet)이 튜브에 충돌하여 증발되는 것을 보장한다.In a presently preferred embodiment of the method according to the invention, the steam flow rate is lower when flowing from the second point to the first point than when flowing from near the first point to the second point, the water surface and the steam outlet Provide a relatively high velocity, preferably approximately 15 m / s to 30 m / s, more preferably 15 m / s to 25 m / s, at a portion of the distance between the water surface and the steam outlet Over the remainder of the path, the gas tube passes through the gas tube at a reduced rate, preferably approximately 10 m / s to 15 m / s, whereby the high velocity provides turbulence around the gas tube to ensure high heat transfer and in steam It is possible to ensure that droplets hit the tube and evaporate.
본 발명에 따른 방법의 현재 바람직한 실시예에서, 가스 튜브를 위한 고온 가스는, 기름(oil), 카본 더스트(carbon dust), 천연가스 등의 연료를 연소시는 연소 챔버로부터 제공되지만, 내연 모터(internal combustion motor) 또는 가스 터빈으로부터의 고온 배기 가스, 또는 선박 추진 또는 발전, 가열 공정, 산업 설비 및 전력 설비 등에 사용되는 가스 엔진이나 기름을 땔감으로 하는 엔진으로부터 공급되는 가스 등도 사용될 수 있다. 연소 챔버로부터의 고온 가스를 사용할 때, 연소 챔버로부터 직접 용수에 추가 가열을 전달하기 위하여 상기 연소 챔버는 열교환실의 용수와 접촉하여 제공될 수 있다.In a presently preferred embodiment of the method according to the invention, the hot gas for the gas tube is provided from the combustion chamber when burning fuel such as oil, carbon dust, natural gas, etc. High temperature exhaust gases from internal combustion motors or gas turbines, or gases supplied from gas engines or oil-based engines used in ship propulsion or power generation, heating processes, industrial equipment and power plants, and the like may also be used. When using hot gas from the combustion chamber, the combustion chamber may be provided in contact with the water in the heat exchange chamber to deliver additional heating from the combustion chamber directly to the water.
본 발명의 제2 태양은,The second aspect of the present invention,
- 수면을 형성하는 용수로 채워진 열교환실과,A heat exchange chamber filled with water to form a water surface,
- 대체로 수직인 축을 갖춘 원통 벽 및 상판에 의해 경계가 이루어진, 상기 수면 위의 스팀 헤드 공간과,A steam head space above the water surface, bounded by a cylindrical wall and a top plate having a generally vertical axis,
- 상기 스팀 헤드 공간과 연통하는 스팀 출구와,A steam outlet in communication with the steam head space,
- 상기 열교환실과 상기 스팀 헤드 공간을 통해 연장되는 하나 이상의 가스 튜브와,At least one gas tube extending through the heat exchange chamber and the steam head space,
- 상기 가스 튜브와 상기 열교환실의 상기 용수 사이의 열교환에 의해 상기 수면으로부터 스팀 유동을 발생시키기 위하여 상기 가스 튜브에 가열된 가스를 공급하는 수단과,Means for supplying heated gas to the gas tube for generating steam flow from the water surface by heat exchange between the gas tube and the water in the heat exchange chamber,
- 상기 수면으로부터 상기 스팀 출구로 상기 스팀 유동을 인도하기 위해 상기 스팀 헤드 공간에 배치된 스팀 유동 도관으로서, 상기 스팀 유동이 상기 가스 튜브에 대해 횡방향으로, 바람직하게는 대체로 직교하는 방향으로 유동하도록 상기 가스 튜브들 중 하나 이상이 상기 도관을 통해 횡방향으로 연장되고, 상기 도관은 상기 유동의 스팀의 반 이상, 바람직하게는 대체로 전체가 유동 경로를 따라 유동하도록 구성되고, 상기 유동 경로는 수평면에 투영될 시 상기 벽의 제1 지점과 상기 제1 지점에 수평으로 대향되는 상기 벽의 제2 지점 사이의 최단 거리와 적어도 동일한 길이를 갖고, 상기 거리는 상기 벽이 원형 원통형일 경우 상기 원형 원통 벽의 직경인, 스팀 유동 도관을 포함하는 가스 튜브 스팀 보일러에 관한 것이다.A steam flow conduit disposed in the steam head space for directing the steam flow from the water surface to the steam outlet, such that the steam flow flows transversely, preferably generally perpendicular to the gas tube; At least one of the gas tubes extends transversely through the conduit, the conduit configured such that at least half, preferably generally all, of the steam of the flow flows along the flow path, the flow path being in a horizontal plane. Has a length at least equal to the shortest distance between a first point of the wall and a second point of the wall that is horizontally opposite to the first point, the distance being the distance of the circular cylindrical wall if the wall is circular cylindrical. A gas tube steam boiler comprising a steam flow conduit, of diameter.
이러한 가스 튜브 스팀 보일러는 특히 상기 방법을 실행하는데 적합하다.Such a gas tube steam boiler is particularly suitable for carrying out the method.
본 발명의 제3 태양은,According to a third aspect of the present invention,
- 수면을 형성하는 용수로 채워진 열교환실과,A heat exchange chamber filled with water to form a water surface,
- 대체로 수직인 축을 갖춘 원형 원통 벽 및 상판에 의해 경계가 이루어지는, 상기 수면 위의 스팀 헤드 공간과,A steam head space above the water surface, bounded by a circular cylindrical wall and a top plate having a generally vertical axis,
- 상기 스팀 헤드 공간과 연통하는 스팀 출구와,A steam outlet in communication with the steam head space,
- 상기 열교환실과 상기 스팀 헤드 공간을 통해 연장되는 하나 이상의 가스 튜브와,At least one gas tube extending through the heat exchange chamber and the steam head space,
- 상기 가스 튜브와 상기 열교환실의 상기 용수 사이의 열교환에 의해 상기 수면으로부터 스팀 유동을 발생시키기 위하여 상기 가스 튜브에 가열된 가스를 공급하는 수단과,Means for supplying heated gas to the gas tube for generating steam flow from the water surface by heat exchange between the gas tube and the water in the heat exchange chamber,
- 상기 수면으로부터 상기 스팀 출구로의 상기 스팀 유동을 인도하기 위해 상기 스팀 헤드 공간에 배치된 스팀 유동 도관을 포함하고,A steam flow conduit disposed in said steam head space for directing said steam flow from said water surface to said steam outlet,
- 상기 스팀 유동 도관은, 상기 상판 아래로 수직 거리(h1)에 배치된 대체로 수평인 제1 판을 포함하되, 상기 제1 판은 상기 제1 판과 상기 벽 사이에 제1 스팀 유동 간극을 제공하기 위해 상기 벽으로부터 이격되어 배치된 제1 간극 형성 연부를 구비하는, 가스 튜브 스팀 보일러에 관한 것이다.The steam flow conduit comprises a generally horizontal first plate disposed at a vertical distance h1 below the top plate, the first plate providing a first steam flow gap between the first plate and the wall. It relates to a gas tube steam boiler, having a first gap forming edge spaced apart from the wall.
본 발명의 제2 태양과 제3 태양에 따른 가스 튜브 스팀 보일러의 바람직한 실시예는 예하의 청구항 11 내지 21 및 23 내지 31에 나타나고, 이들의 장점은 후술하는 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.Preferred embodiments of gas tube steam boilers according to the second and third aspects of the invention are shown in the
이하, 본 발명은 도면에 예시로서 도시된 실시예를 참조하여 더 상세히 설명될 것이다.The invention will now be described in more detail with reference to the embodiments shown by way of example in the drawings.
도1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보일러의 A-A 단면을 따라 취한 수직 단면도를 개략적으로 도시한다.1 schematically shows a vertical cross-sectional view taken along the A-A cross section of a boiler according to a preferred embodiment of the present invention.
도1a는 도1의 보일러를 위로부터 바라본 것을 개략적으로 도시하고, 도1 및 도2에서 단면도를 취한 선들을 나타낸다.FIG. 1A schematically shows the boiler of FIG. 1 viewed from above and shows lines taken in cross section in FIGS. 1 and 2.
도2는 도1의 단면에 직각인 B-B를 따라 취한 수직 단면도를 개략적으로 도시한다.FIG. 2 schematically shows a vertical cross sectional view taken along B-B perpendicular to the cross section of FIG.
도3은 배플판(baffle plate) 구조의 사시도를 개략적으로 도시한다.Figure 3 schematically shows a perspective view of a baffle plate structure.
도4 내지 도7은 본 발명에 따른 보일러 스팀 헤드 공간의 4개의 다른 가능한 구조들을 도시한다.4-7 show four other possible structures of the boiler steam head space according to the invention.
도1에 도시된 가스 튜브 스팀 보일러는 수면(2a)을 형성하는 용수로 채워진 열교환실(2)과, 대체로 수직인 축(10)을 갖춘 원통 벽(1), 상판(4), 및 직경(D)으로 경계가 이루어진, 수면 위의 스팀 헤드 공간(5)을 포함한다. 스팀 출구(6)는 스팀 헤드 공간(5)에 연결되고, 수개의 가스 튜브(3)들은 열교환실(2)과 스팀 헤드 공간(5)을 통해 연장된다. 가스 튜브(3)와 열교환실(2)의 용수 사이의 열교환에 의해 수면으로부터 스팀 유동을 발생시키기 위하여, 가열된 가스가 가스 튜브(3)를 통해 유동한다.The gas tube steam boiler shown in FIG. 1 has a
도1 내지 도3, 및 도5에 도시된 실시예에서, 수면으로부터의 스팀 유동은 배플판들(7' 및 7")에 의해 경계가 이루어진 도관을 따라 유동하게 되어, 상기 스팀은 가스 튜브(3)에 횡방향으로 유동하게 되고, 유동 내의 모든 스팀은, 2개의 배플판들(7' 및 7") 사이에서 수평 방향으로 유동하여 상부 배플판(7")과 상판(4) 사이에서 거꾸로 반대 수평 방향으로 유동하고 스팀 출구(6)를 통해 나가도록 제한된다.1 to 3 and 5, the steam flow from the water surface flows along a conduit bounded by
도2 및 도3에 도시된 바와 같이 2개의 배플판(7' 및 7") 각각은 스팀 헤드 공간(5)의 단면적보다 작은 면적을 커버하고, 2개의 배플판(7' 및 7")의 연부는, 상판(4)으로부터 하부 배플판(7')으로 수직 방향으로 하향 연장되어 스팀 헤드 공간(5)의 원통 벽 상의 개별 위치들 사이를 모두 가로질러 수평 방향으로 연장되는 수직 판(9)들에 연결된다.As shown in Figs. 2 and 3, each of the two
가스 튜브(3)는 보일러의 바닥으로부터, 혹은 도2에 도시된 바와 같이 연소 챔버(14)로부터, 용수로 채워진 열교환실(2) 및 스팀 헤드 공간(5)을 통해 위로 연장되되, 스팀 헤드 공간(5)에서 가스 튜브(3)는 판(7' 및 7") 및 상판(4)의 구멍을 통해 연장되어 가스가 가스 배기구(11)을 통해 이탈한다.The
가스 튜브와 용수 사이의 열교환은 수면에서 스팀 헤드 공간(5)에 유입하는 스팀을 생성할 것이고, 판(7')은, 도1에 도시된 바와 같이 스팀이 왼쪽으로 이동하여 간극 형성 연부(12)를 돌아서 도1에 도시된 바와 같이 2개의 판들(7' 및 7") 사이에서 오른쪽으로 이동하고 간극 형성 연부(13)를 돌아 판(7")과 상판(4) 사이를 이동하여 스팀 출구(6)로 이동하도록 한다. 이러한 방법으로, 스팀은, 보일러(1)의 직경의 대략 2배에 해당하는 거리를 가스 튜브(3)에 대해 횡방향으로 이동하도록 강제된다. 이러한 작은 간극 내의 스팀은 튜브 벽과 매우 근접하게 되어 그 자리에서 가열될 것이기 때문에 판(7' 및 7")의 개구와 가스 튜브(3) 사이의 적은 스팀 누출은 문제되지 않을 것이다. 가스 튜브와 스팀 유동 사이의 충분한 열교환을 제공하기 위하여, 헤드 공간의 유동 내의 모든 스팀의 반 이상은 유동 경로를 따라 상기 가스 튜브에 횡방향으로, 바람직하게는 대체로 직교하는 방향으로 유동하도록 제한되고, 유동 경로는 수평면에 투영될 시 원형 원통 벽의 직경과 적어도 동일한 길이를 갖는다. 이러한 구조에 의해 본 발명은, 원형 원통 벽 직경의 3/4 미만에 해당하는 거리를 스팀의 반 미만이 유동하는, 전술한 US 1,546,665호와 구별된다.The heat exchange between the gas tube and the water will produce steam entering the
스팀이 수면을 이탈할 때 전형적으로는 작은 물 액적을 포함하고, 비교적 높은 유동 속도로 가스 튜브(3)를 가로지르는 가압된 유동에 의해 상기 물 액적은 가스 튜브(3)에 충돌하여 증발하고, 또한 스팀의 비교적 높은 속도는 스팀 헤드 공간(5)에서 스팀과 가스 튜브 사이에 열교환을 제공하게 되는바, 이러한 열교환은, 판(7' 및 7") 없이 개방된 스팀 헤드 공간에서 가스 튜브(3)에 주로 평행하게 천천히 유동하여 수면으로부터 스팀 출구로 스팀이 단순하게 이동하는 전통적인 보일러 구조와 비교했을 때 증가된다. 또한, 스팀 출구(6)를 이탈하는 스팀 내의 물 액적의 농도가 높은 것을 피하기 위해 일반적으로 비교적 길었던, 용수 레벨과 상판 사이의 거리가 감소될 수 있다.When steam leaves the water, it typically contains small water droplets, and the water droplets impinge upon the
보일러(1)의 용수가 비등하지 않을 때, 보일러 내부의 용수 레벨은, 2개의 주지된 레벨 사이의 압력차, 용수 레벨 글라스(water level glasses) 등과 같은 다른 전통적 장비로 측정된 레벨에 대응된다. 그러나, 보일러 내부에서 보여진 실제 용수 레벨은 용수 영역 내부의 많은 양의 스팀 버블(bubble)의 존재로 인해 높아질 것이고, 용수 레벨은 히트 로드(heat load)와 스팀 압력에 의존하여 다소 변동하게 될 것이다. 가장 높은 용수 레벨은 가스 튜브(3) 주변에 있을 것이고, 따라서 가스 튜브는 이러한 용수 레벨까지 용수에 의해 젖게 되는데, 이러한 용수 레벨은 전형적으로는, 냉한 조건(cold condition)의 후술하는 지정된 수면에서, 측정된 용수 레벨 위로 약 250 mm이다.When the water in the
스팀 헤드 공간(5)의 전체 높이(h)는, 상판(4)과 제1 판(7") 사이의 거리(h1)와, 제1 판(7")과 제2 판(7') 사이의 거리(h2)와, 마지막으로 제2 판(7')과 냉한 조건에서의 수면 사이의 거리(h3)로 나누어진다.The overall height h of the
바람직한 실시예에서 거리(h1 및 h2)는, 상판(4)과 제1 판(7") 사이의 스팀 속도가 대략 10 m/s 내지 15 m/s이고 2개의 판들(7' 및 7") 사이의 스팀 속도는 대략 20 m/s 내지 30 m/s이 되도록 치수화된다. 즉, 거리(h1)는 거리(h2)의 대략 2배이다. 거리(h3)는 모든 상황에서, 완전 로드(full load)에서 비등되는 동안 실제 용수 레벨이 제2 판(7') 아래로 대략 200 mm가 되는 것을 보장하기에 충분해야한다.In a preferred embodiment the distances h1 and h2 are such that the steam velocity between the
스팀 헤드 공간에서, 전술된 바와 같이, 가스 튜브(3)에 직각인 스팀의 유동은 2개의 판들(7' 및 7") 사이에서 비교적 빠르고 상판(4)과 판(7") 사이에서 약간 느리고, 수면과 판(7') 사이에서도 가스 튜브(3)에 대한 임의의 교차 유동이 존재할 것이다. 스팀 헤드 공간(5)이 스팀을 튜브에 대체로 평행하게 낮은 속도로 이동시키는 전통적 상황과 비교했을 때, 스팀 속도는 가스 튜브(3)로부터 스팀으로의 보다 높은 열전달 계수를 제공한다. 실제로, 열전달은, 용수가 가스 튜브(3)와 직접 접촉하는, 용수로 채워진 열교환실(2)에 존재하는 열전달과 거의 동일하다.In the steam head space, as described above, the flow of steam perpendicular to the
생성된 스팀은 스팀 출구(6)을 통해 보일러를 이탈할 때 물 액적이 없을 뿐 아니라 실제로 과열된다. 이러한 과열은 염(salt)이 보일러를 이탈하지 못하게 보장하여 그 결과 보일러로부터 사용자로의 스팀 파이프에 침전(deposit)이 생기지 않게 할 것이다. 또한, 스팀 출구 뒤의 가능한 스팀 출구 밸브는 보다 높은 스팀 속도로 치수화 될 수 있다. 즉, 밸브의 크기가 축소될 수 있어 공간 및 상기 스팀 출구 밸브의 중량과 비용 모두 절약할 수 있다. 또한, 전체 가열면은 증가된 열전달로 인하여 축소될 수 있다. 즉, 튜브 길이, 튜브 개수, 보일러 높이가 감소되어 보일러의 중량과 비용 모두 감소된다.The steam produced is actually superheated as well as free of water droplets when leaving the boiler via
이하 표에서 본 발명에 따른 가스 튜브 스팀 보일러에 대한 처리 데이터가 표시된다.In the table below the treatment data for the gas tube steam boiler according to the invention is shown.
이하 표는, 전통적으로 치수화된 가스 튜브 스팀 보일러('표준'으로 지시함)와, 본 발명에 따른 가스 튜브 스팀 보일러('신규'로 지시함)를 비교한다. 두 보 일러는, 동일한 스팀 수용량, 열효율(즉, 동일한 염관 가스 출구 온도), 및 동일한 압력 강하를 갖도록 설계되었다.The table below compares a traditionally sized gas tube steam boiler (designated 'standard') with a gas tube steam boiler (designated 'new') according to the present invention. Both boilers are designed to have the same steam capacity, thermal efficiency (ie, the same salt pipe gas outlet temperature), and the same pressure drop.
본 발명을 사용함에 따른 직접적인 결과, 표준 보일러 설계의 튜브의 대략 40%(대략 240 kg)가 절약될 수 있다는 것을 볼 수 있다. 또한, 튜브 길이가 짧아짐에 따라 보일러 높이가 520 mm만큼 짧아져, 보일러 직경 1300 mm 및 판 두께 12 mm일 때 대략 200 kg의 판 중량 차이를 제공한다.As a direct result of using the present invention, it can be seen that approximately 40% (approximately 240 kg) of the tubes of the standard boiler design can be saved. The shorter tube length also shortens the boiler height by 520 mm, providing a difference in plate weight of approximately 200 kg when boiler diameter 1300 mm and plate thickness 12 mm.
상기에서 본 발명은 바람직한 실시예와 관련하여 기술되었지만, 이하의 청구항들을 벗어남 없이 많은 변형이 예견될 수 있다. 그러한 변형 중에서, 제2 판(7')의 생략은 더 간단한 구조가 되게 하지만, 여전히, 상기 헤드 공간(5)의 유동 내 대부분의 스팀이 보일러(1)의 직경에 해당하는 길이를 갖는 유동 경로를 따라 가스 튜브에 횡방향으로 유동하도록 제한되는 방식으로, 수면으로부터 스팀 출구(6)로 스팀 헤드 공간(5)을 통해 스팀 유동을 제공한다. 이러한 가능성이 도4에 도시되고, 전술된 바람직한 실시예는 도5에 개략적으로 도시된다. 다른 가능성들은, 도6 및 도7에 도시된 바와 같이, 스팀이 통과하는 중앙 구멍을 구비한 제1 판 및 상기 제1 판 위의 제2 판에 의해 제한된, 수면으로부터 스팀 출구로의 스팀 유동을 제공하되, 상기 제2 판은 보일러 벽을 따라 환형의 개구를 제공하여, 먼저 방사상 외향으로, 이어서 중앙에 위치된 스팀 출구(6)를 향해 방사상 내향으로 가스 튜브를 가로질러 스팀 유동이 유동하도록 제한된다.While the invention has been described above in connection with preferred embodiments, many variations can be envisaged without departing from the following claims. Among such variations, the omission of the
도7의 실시예에서, 중앙 튜브와 보일러(1)의 외부벽 사이에 위치된 나선형 판에 의해 스팀 유동은 나선형 유동 경로로 제한되고, 상기 스팀 유동은 다시, 적어도 보일러(1)의 벽의 대향되는 2개의 지점 사이의 거리에 해당하는 길이를 갖는다.In the embodiment of FIG. 7, the steam flow is confined to a spiral flow path by a spiral plate located between the central tube and the outer wall of the
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09101001A (en) * | 1995-07-19 | 1997-04-15 | Mw Kellogg Co:The | Tubular type heat exchanger, waste heat boiler and recovering method of waste heat |
JP3126487B2 (en) | 1992-04-28 | 2001-01-22 | 東京エレクトロン株式会社 | Oxidation treatment equipment |
KR100530265B1 (en) * | 2005-05-17 | 2005-11-22 | 김도연 | A steam generator |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1546665A (en) * | 1921-06-18 | 1925-07-21 | Frank F Landis | Steam boiler |
FR809123A (en) * | 1935-11-19 | 1937-02-24 | Steam boiler | |
NL6600254A (en) * | 1965-02-12 | 1966-08-15 | ||
US3437077A (en) * | 1966-01-21 | 1969-04-08 | Babcock & Wilcox Co | Once-through vapor generator |
CN2044684U (en) * | 1989-02-17 | 1989-09-20 | 孙继忠 | Steam purifying tank |
US4991408A (en) * | 1989-09-29 | 1991-02-12 | John Liszka | Adiabatic separator |
JP2000088478A (en) * | 1998-09-14 | 2000-03-31 | Osaka Gas Co Ltd | Heat exchanger |
CN2385220Y (en) * | 1999-06-25 | 2000-06-28 | 刘强 | Constant pressure vertical steam boiler |
DE10237681B4 (en) * | 2002-08-16 | 2005-06-23 | Ritter Energie- Und Umwelttechnik Gmbh & Co. Kg | Plate heat exchanger for gravity circulation in heat storage tanks |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3126487B2 (en) | 1992-04-28 | 2001-01-22 | 東京エレクトロン株式会社 | Oxidation treatment equipment |
JPH09101001A (en) * | 1995-07-19 | 1997-04-15 | Mw Kellogg Co:The | Tubular type heat exchanger, waste heat boiler and recovering method of waste heat |
KR100530265B1 (en) * | 2005-05-17 | 2005-11-22 | 김도연 | A steam generator |
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