KR101037380B1

KR101037380B1 - 유로가변형 노즐이 구비된 보일러용 과열저감기

Info

Publication number: KR101037380B1
Application number: KR1020100128883A
Authority: KR
Inventors: 송흥섭
Original assignee: 주식회사 신흥기공
Priority date: 2010-12-16
Filing date: 2010-12-16
Publication date: 2011-05-26

Abstract

본 발명은 화력발전소의 증기보일러나 폐열회수보일러에 장착되어 과열증기와 냉각수간 직접 접촉에 의한 열교환으로 온도를 조절하는 유로가변형 노즐이 구비된 보일러용 과열저감기에 관한 것이다.
본 발명에 따른 유로가변형 노즐이 구비된 보일러용 과열저감기(A)는 과열증기가 이동되는 본체(300)의 내부에 장착되는 결합부(200)와, 상기 결합부(200)에 연결되며 본체(300) 내에 삽입되며 하부에 다수의 통기공(500)이 형성되고 상부에 냉각수 공급관이 연결된 분사관(400)을 포함하며, 상기 통기공(500)에는 노즐(N)이 장착되어 냉각수가 선회되어 분사되도록 한 것이다.

Description

유로가변형 노즐이 구비된 보일러용 과열저감기{BOILER DESUPERHEARTER HAVING VARIABLE NOZZLE}

본 발명은 유로가변형 노즐이 구비된 보일러용 과열저감기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화력발전소의 증기보일러나 폐열회수보일러에 장착되어 과열증기와 냉각수간 직접 접촉에 의한 열교환으로 온도를 조절하는 유로가변형 노즐이 구비된 보일러용 과열저감기에 관한 것이다.

일반적으로 화력발전소는 가스 터빈에서 생산되는 고온의 배기가스(약 550~600℃)가 배열회수보일러(HRSG)를 지나게되어 열교환이 이루어진다.

여기서, 배열회수보일러에서 생산되는 고온/고압, 고온/중압, 고온/저압 등의 스팀이 스팀터빈으로 들어가서 로터를 회전시켜 전기를 생산하게 된다.

여기서, 스팀터빈에 들어가는 스팀은 해당 압력에서 적당한 과열도가 유지되어야 한다.

이러한 과열도를 적정하게 유지할 수 있도록 과열저감기가 장착된다.

과열저감기는 보일러급수펌프로부터 공급되는 냉각수를 증기관에 분사시켜 과열증기와 냉각수간 직접 접촉에 의한 열교환으로 온도를 조절하게 된다.

도 1은 일반적인 과열저감 시스템을 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 온도조절기(900')에 의하여 목표로 하는 증기온도로 유지하기 위하여 물분사 제어밸브(800')의 개도를 변화시켜 냉각수의 유량을 가감하게 된다.

도 2는 도 1의 과열저감 시스템에 적용되는 종래 과열저감기를 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 종래 과열저감기(A')는 과열증기가 이동되는 본체(300')의 내부에 장착되는 결합부(200')와, 상기 결합부(200')에 연결되며 본체(300') 내에 삽입된 분사관(400')으로 구성된다.

상기 분사관(400')에는 일정한 간격과 각도를 갖도록 하여 다수의 미세한 분사공(600')이 형성되어 있다.

따라서 분사관(400')의 상부에 연결된 관체로부터 냉각수가 공급되어 분사공(600')을 통해 분사되어 과열증기와 혼합되어 과열도를 조절하게 된다.

그러나 종래 과열저감기는 불충분한 분사력 즉, 낮은 유속으로 일시에 많은 냉각수가 증기관내 유입시 증기와 혼합되지 못하고 국부적 열응력 발생을 유발하여 설비에 문제를 발생시켰다.

또한 냉각수가 분사공을 통해 분사되어 일정한 거리에서 증기화되어야 하나 종래 기술은 분사공 근처에서 증기화되는 경우가 빈번하고 이로 인해 캐비테이션이 발생되어 분사공이 손상되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 차압에 비례해서 유로 면적이 가감되어 작은 차압에서도 노즐을 통과하는 냉각수의 속도가 저하되지 않고 미립화가 가능하여 분사공 주변의 캐비테이션 발생을 방지할 수 있고, 광범위한 분사범위를 가질 수 있으며 균일한 냉각수 분사가 가능하여 과열증기와 혼합률이 향상되도록 한 유로가변형 노즐이 구비된 보일러용 과열저감기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 본 발명의 목적은, 과열증기가 이동되는 본체(300)의 내부에 장착되는 결합부와, 상기 결합부에 연결되며 본체 내에 삽입되며 하부에 다수의 통기공이 형성되고 상부에 냉각수 공급관이 연결된 분사관을 포함하며, 상기 통기공에는 노즐이 장착되어 냉각수가 선회되어 분사되도록 한 것으로, 상기 노즐은,
일단부에 개구부가 형성되고 타단부에 나사공을 갖는 막음판이 부착된 원통형의 관체로서, 상기 타단부는 분사관의 내주면에 형성된 안착공에 삽입되는 바디; 상기 바디에 삽입되는 탄성수단; 냉각수가 분사되는 다수의 노즐공과 챔버가 형성되며 상기 바디에 삽입되어 탄성수단에 지지되며 상기 통기공에 장착되는 플러그; 상기 플러그의 내측에 결합되어 상기 바디의 후단에 고정되며, 상기 노즐공과 챔버의 개폐작동을 제어하는 고정체를 포함하는 것을 특징으로 하는 유로가변형 노즐이 구비된 보일러용 과열저감기에 의해 달성될 수 있다.

삭제

상기 플러그는 바디의 개구부에 결합되는 일정 길이의 안내부와, 상기 통기공에 결합되며 상기 안내부 보다 직경이 크게 형성되어 단턱을 갖도록 형성된 끼움부와, 상기 끼움부의 전단에 형성되며 끼움부 보다 직경이 큰 환턱부로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 노즐공은 일단부에서 타단부로 갈수록 하향 경사지게 형성되며, 반시계방향으로 기울어져 형성되어 나선형 분사가 이루어지도록 한 것을 특징으로 한다.

상기 고정체는 플러그의 결합공에 결합되며 후단부가 상기 바디의 통공에 결합되는 일정 길이의 샤프트와, 상기 샤프트의 전단부에 형성되며 상기 개구공에 밀착되어 기밀성을 갖는 시트가 형성된 디스크를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 차압에 비례해서 유로 면적이 가감되어 작은 차압에서도 노즐을 통과하는 냉각수의 속도가 저하되지 않고 미립화가 가능하여 분사공 주변의 캐비테이션 발생을 방지할 수 있고, 광범위한 분사범위를 가질 수 있으며 균일한 냉각수 분사가 가능하여 과열증기와 혼합률이 향상될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 과열저감 시스템을 나타낸 도면,
도 2는 도 1의 과열저감 시스템에 적용되는 종래 과열저감기를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 유로가변형 노즐이 구비된 보일러용 과열저감기를 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 유로가변형 노즐이 구비된 보일러용 과열저감기에 적용되는 노즐에 대한 정단면도,
도 5는 본 발명에 따른 유로가변형 노즐이 구비된 보일러용 과열저감기에 적용되는 노즐에 대한 측면도,
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 유로가변형 노즐이 구비된 보일러용 과열저감기에 적용되는 노즐에 대한 작동상태도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 유로가변형 노즐이 구비된 보일러용 과열저감기를 나타낸 단면도, 도 4는 본 발명에 따른 유로가변형 노즐이 구비된 보일러용 과열저감기에 적용되는 노즐에 대한 정단면도, 도 5는 본 발명에 따른 유로가변형 노즐이 구비된 보일러용 과열저감기에 적용되는 노즐에 대한 측면도, 도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 유로가변형 노즐이 구비된 보일러용 과열저감기에 적용되는 노즐에 대한 작동상태도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유로가변형 노즐이 구비된 보일러용 과열저감기(A)는 과열증기가 이동되는 본체의 내부에 장착되는 결합부(200)와, 상기 결합부(200)에 연결되며 본체 내에 삽입되며 하부에 다수의 통기공(500)이 형성되고 상부에 냉각수 공급관이 연결된 분사관(400)을 포함하며, 상기 통기공(500)에는 노즐(N)이 장착되어 냉각수가 선회되어 분사되도록 한 것이다.

도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유로가변형 노즐이 구비된 보일러용 과열저감기에 적용되는 노즐(N)은, 일단이 개구된 원통형의 관체형상인 바디(2); 상기 바디(2)에 삽입되는 탄성수단(4); 냉각수가 분사되는 다수의 노즐공(65)과 챔버(60)가 형성되고 상기 바디(2)에 삽입되어 탄성수단(4)에 지지되며 상기 통기공(500)에 장착되는 플러그(6); 상기 플러그(6)의 내측에 결합되어 상기 바디(2)의 후단에 고정되며, 상기 노즐공(65)과 챔버(60)의 개폐작동을 제어하는 고정체(8)를 포함한다.

상기 바디(2)는 일단부에 개구부가 형성되고 타단부에는 나사공(20)을 갖는 막음판(22)이 부착되어 원통형으로 된 관체이다.

상기 바디(2)의 타단부는 분사관(400)의 내주면에 형성된 안착공(420)에 삽입된다.

상기 분사관(400)의 안착공(420)은 통기공(500)과 대향되는 내주면에 형성된다.

상기 플러그(6)는 상기 바디(2)의 개구부에 결합되어 슬라이드되는 일정 길이의 안내부(62); 상기 통기공(500)에 결합되며 상기 안내부(62) 보다 직경이 크게 형성되어 안내부(62)와 이어지는 단턱(63)을 가지며 외주에 나사(642)가 형성된 끼움부(64); 상기 끼움부(64)의 전단에 형성되며 끼움부(64) 보다 직경이 큰 환턱부(66)로 구성된다.

상기 환턱부(66)의 전단에는 개구공(662)이 형성되고(도 7 참조), 이 개구공(662)과 통하도록 내부에 반구형의 챔버(60)가 형성된다.

그리고 상기 단턱(63)에 노즐공(65)의 일단부가 통하도록 형성되어 분사관(400)의 내부와 통하도록 하고, 상기 노즐공(65)의 타단부는 챔버(60)와 통하도록 형성된다.

또 상기 플러그(6)의 중심부 및 챔버(60)에는 후술될 고정체(8)의 샤프트(82)가 결합되도록 결합공(67)이 형성된다.

여기서 상기 노즐공(65)은 도 4에 도시된 바와 같이, 일단부에서 타단부로 갈수록 하향 경사지게 형성되는데 바람직하게는 단턱(63)에서 챔버(60)로 갈수록 하향 경사지게 형성된다.

또한 상기 노즐공(65)은 도 5에 도시된 바와 같이, 기울어져 방사상으로 형성된다. 따라서 노즐공(65)을 통해 분사되는 냉각수가 챔버(60)를 경유하여 대략 나선형으로 분사됨으로써 균일한 분사가 이루어질 수 있다.

다시 도 4 또는 도 7을 참조해보면, 상기 챔버(60)의 개구공(662)에는 경사진 패드(68)가 형성되고, 챔버(60)와 패드(68)의 연결부위는 돌출된 걸림턱(69)이 형성된다.

상기 걸림턱(69)에는 후술될 고정체(8)의 디스크(84)가 안착되며 디스크(84)의 시트(842)와 패드(68)가 밀착됨으로써 챔버(60)의 개구공(662)이 폐쇄 상태가 된다.

상기 고정체(8)는 플러그(6)의 결합공(67)에 결합되며 후단부가 상기 바디(2)의 나사공(20)에 결합되는 일정 길이의 샤프트(82)와, 상기 샤프트(82)의 전단부에 형성되며 상기 개구공(662)에 밀착되어 기밀성을 갖는 시트(842)가 형성된 디스크(84)로 구성된다.

상기 시트(842)는 개구공의 패드(68)에 밀착되도록 경사지게 형성된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작동관계에 대해 설명하면 다음과 같다.

플러그(6)의 결합공(67)에 샤프트(82)를 삽입하여 고정체(8)를 결합시키고, 샤프트(82)의 외측에 탄성수단(4)을 결합시킨 후 플러그(6)를 바디(2)의 개구부로 삽입하여, 안내부(62)가 바디(2)의 개구부에 삽입되도록 한다.

이렇게 조립된 노즐(N)을 분사관(400)의 통기공(500)에 체결시킨다.

즉 노즐(N)의 끼움부(64)를 통기공(500)에 나사 결합시켜 노즐(N)을 분사관(400)에 결합시킨다.

이렇게 조립된 노즐(N)의 작동에 대해 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다.

도 6은 냉각수가 분사되기 전의 상태를 나타낸 도면으로써 탄성수단(4)의 탄발력에 의해 바디(2)가 밀려나와 분사관(400)의 내주면에 형성된 안착공(420)에 삽입된다.

이때 플러그(6)의 패드(68)와 디스크(84)의 시트(842)가 밀착된 상태이므로 폐쇄상태가 된다.

한편 냉각수가 분사관(400) 내로 공급되면 도 7에 도시된 바와 같이, 노즐공(65)으로 냉각수가 유입된 후 챔버(60)에 집중되면 압력에 의해 디스크(84)가 밀려나와 인출되므로 탄성수단(4)은 수축되고, 디스크(84)와 바디(2)가 동반하여 외측으로 인출된다.

따라서 패드(68)와 디스크(84)의 시트(842)가 이격되어 개방상태가 되므로 노즐공(65)으로 유입된 냉각수가 챔버(60)의 개구공(662)을 경유하여 시트(842)의 경사면을 타고 넓은 면적으로 분사된다.

더욱이 노즐공(65)이 기울어져 형성되어 있으므로 나선 형태로 분사됨으로써 광범위한 면적으로 분사될 수 있고, 미립화되어 분사될 수 있다.

따라서 종래 통기공(500)의 주변에 캐비테이션이 발생되던 폐단을 원천적으로 방지할 수 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.

2 : 바디 4 : 탄성수단
6 : 플러그 8 : 고정체
60 : 챔버 65 : 노즐공
84 : 디스크

Claims

과열증기가 이동되는 본체(300)의 내부에 장착되는 결합부(200)와, 상기 결합부(200)에 연결되며 본체(300) 내에 삽입되며 하부에 다수의 통기공(500)이 형성되고 상부에 냉각수 공급관이 연결된 분사관(400)을 포함하며,
상기 통기공(500)에는 노즐(N)이 장착되어 냉각수가 선회되어 분사되도록 한 것으로,
상기 노즐(N)은,
일단부에 개구부가 형성되고 타단부에 나사공(20)을 갖는 막음판(22)이 부착된 원통형의 관체로서, 상기 타단부는 분사관(400)의 내주면에 형성된 안착공(420)에 삽입되는 바디(2);
상기 바디(2)에 삽입되는 탄성수단(4);
냉각수가 분사되는 다수의 노즐공(65)과 챔버(60)가 형성되며 상기 바디(2)에 삽입되어 탄성수단(4)에 지지되며 상기 통기공(500)에 장착되는 플러그(6);
상기 플러그(6)의 내측에 결합되어 상기 바디(2)의 후단에 고정되며, 상기 노즐공(65)과 챔버(60)의 개폐작동을 제어하는 고정체(8)
를 포함하는 것을 특징으로 하는 유로가변형 노즐이 구비된 보일러용 과열저감기.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 플러그(6)는
상기 바디(2)의 개구부에 결합되어 슬라이드되는 일정 길이의 안내부(62);
상기 통기공(500)에 결합되며 상기 안내부(62) 보다 직경이 크게 형성되어 안내부(62)와 이어지는 단턱(63)을 가지며 외주에 나사(642)가 형성된 끼움부(64);
상기 끼움부(64)의 전단에 형성되며 끼움부(64) 보다 직경이 큰 환턱부(66)를 포함하며,
상기 환턱부(66)의 전단에는 개구공(662)이 형성되고, 상기 개구공(662)과 통하도록 반구형의 챔버(60)가 형성되며,
상기 단턱(63)에 일단부가 통하도록 형성되어 분사관(400)의 내부와 통하도록 다수의 노즐공(65)이 형성되며,
상기 다수의 노즐공(65)의 타단부는 챔버(60)와 통하도록 형성된 것을 특징으로 하는 유로가변형 노즐이 구비된 보일러용 과열저감기.
제 3항에 있어서,
상기 노즐공(65)은 상기 단턱(63)에서 챔버(60)로 갈수록 하향 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 유로가변형 노즐이 구비된 보일러용 과열저감기.
제 4항에 있어서,
상기 노즐공(65)은 기울어져 방사상으로 형성되어 냉각수가 나선형으로 분사되도록 한 것을 특징으로 하는 유로가변형 노즐이 구비된 보일러용 과열저감기.
제 3항에 있어서,
상기 고정체(8)는
상기 플러그(6)와 바디(2)에 결합되는 샤프트(82);
상기 샤프트(82)의 전단에 형성되며 챔버(60)의 개구공(662)에 밀착되어 기밀성을 갖는 시트(842)가 형성된 디스크(84)
를 포함하는 것을 특징으로 하는 유로가변형 노즐이 구비된 보일러용 과열저감기.
제 3항에 있어서,
상기 챔버(60)의 개구공(662)에는 외향되게 경사지도록 하여 패드(68)가 형성되고, 상기 챔버(60)와 패드(68)의 연결부위는 돌출된 걸림턱(69)이 형성된 것을 특징으로 하는 유로가변형 노즐이 구비된 보일러용 과열저감기.