KR101039899B1 - 육상 발전설비용 연관식 폐열보일러 시스템 - Google Patents

육상 발전설비용 연관식 폐열보일러 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 육상 발전설비에 구비되는 연관식 폐열보일러 및 그 부대장치들을 컨테이너에 미리 조립하여 시공부지로 운반 설치함으로써 시공이 간편하여 작업성 및 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 육상 발전설비용 연관식 폐열보일러 시스템에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 육상 발전설비용 연관식 폐열보일러 시스템에 있어서, 연관식 폐열보일러 시스템의 연소가스 유입 및 배출부와, 보일러 동체부와, 급수공급 및 회수부와, 스팀공급 및 회수부의 구성들을 제1컨테이너와, 제1컨테이너의 높이에 맞게 상하로 적층되는 제2, 3컨테이너 내에 나누어 조립시키되, 상기 제1컨테이너에는 상기 보일러 동체부를 내설하고, 상기 제2 및 제3컨테이너의 내부에는 상기 급수공급 및 회수부의 일부 구성과 상기 스팀공급 및 회수부의 일부 구성을 각각 배열하여 조립된 것을 특징으로 하는 육상 발전설비용 연관식 폐열보일러 시스템을 제공하는 것이다.
발전설비, 연관식, 폐열, 보일러, 시스템, 컨테이너

Description

육상 발전설비용 연관식 폐열보일러 시스템{A Waste heat boiler system used in power plant on land}
본 발명은 육상 발전설비용 연관식 폐열보일러 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 육상 발전설비에 포함되는 연관식 폐열보일러 및 그 부대장치들을 컨테이너에 미리 조립하여 시공부지로 운반 설치함으로써 시공이 간편하고 작업성 및 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 육상 발전설비용 연관식 폐열보일러 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 발전설비는 화력, 수력, 태양광, 원자력 등을 이용한 여러가지 형태로 건설되고 있으며, 이러한 발전설비는 발전소 및 산업 플랜트에서 발생하는 각종 공해물질을 제거하는 탈황설비, 탈질설비, 전기집진설비, 폐열회수 보일러 등을 설계에서부터 기자재 제작, 설치, 시운전에 이르기까지 여러가지 과정을 거쳐 시공되고 있다.
최근에는 낙후된 해외지역 등에 대다수의 발전설비들이 건설되고 있는데, 이들 발전설비들은 대부분 복합화력을 이용한 발전설비로 시공되고 있으며, 폐열을 회수할 수 있는 보일러를 포함하여 설치되고 있다.
육상 발전설비중 화력발전설비는 메인엔진 및 가스터빈, 폐열회수 보일러 및 스팀터빈 등을 구비하여 설치하고 있는데, 상기 가스터빈은 연료가 연소됨으로써 발생되는 고온 고압의 연소가스에 의해 그 터빈이 회동되게 되며, 터빈을 회동시킨 연소가스는 가스터빈 외부로 방출된다.
상기 폐열회수 보일러는 가스터빈으로부터 배출되는 배출가스가 지닌 여열을 회수하는 보일러로서, 터빈을 회동시킨 후 외부로 방출되는 연소가스의 열을 물에 전하여 스팀을 발생시키고, 발생된 스팀을 사용처(예를 들면, 오일히팅장치, 발전설비의 가스터빈 등)으로 공급하는 역할을 한다.
상기 폐열회수 보일러중 연관식 보일러 시스템은 보일러 동체 안에 다수의 연관을 배관(配管)하여, 그 배관된 연관속으로 배기가스를 통하게 하면서 연관의 바깥쪽에 채워진 물을 가열하도록 한 보일러의 한 형태를 말한다.
그러데, 종래에 육상 발전설비에 구비되는 연관식 폐열보일러 시스템은 그 보일러를 설치함에 있어서 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 발전설비에 연관식 폐열보일러를 설치하려면 보일러 동체 및 그 부대장치를 별도로 제작하여 시공 설치장소로 운반하여야 하기 때문에 운반에 따른 어려움이 있으며, 또한 운반 후에는 보일러의 구성요소를 일일이 조립함에 따라 보일러의 설치시공에 있어 작업성 및 생산성이 크게 떨어지는 문제점이 있다.
둘째, 환경이 열악한 사막이나 고온 다습지역 또는 담수화 지역 등에 건설되는 발전설비에 시공되는 연관식 폐열보일러 시스템은 보일러의 주요 부품이 외부로 노출됨에 따라 모래바람이나 습기 및 염분 등에 의해 부식이 되어 잦은 고장이 발 생하고 보일러의 수명이 단축되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 발전설비에 구비되는 연관식 폐열보일러 시스템의 각 구성부인 연소가스 유입 및 배출부와, 보일러 동체부와, 급수공급 및 회수부와, 스팀공급 및 회수부 등을 미리 제작공장에서 컨테이너내에 나누어 배열 조립한 후 시공부지로 손쉽게 운반하여 설치함으로써 시공이 간편하여 작업성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 육상 발전설비용 연관식 폐열보일러 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 연관식 폐열보일러 시스템의 연소가스 유입 및 배출부와, 보일러 동체부와, 급수공급 및 회수부와, 스팀공급 및 회수부의 구성들을 제1컨테이너 및 상기 제1컨테이너의 높이에 맞게 상하로 적층되는 제2, 3컨테이너 내에 나누어 조립된 육상 발전설비용 연관식 폐열보일러 시스템에 있어서, 상기 제1컨테이너에는 상기 보일러 동체부의 보일러 메인동체와, 이 보일러 메인동체의 하부에 형성된 챔버가 내설되어지되, 상기 보일러 메인동체는 지지구에 의하여 제1컨테이너의 내벽면에 고정 지지되고, 상기 보일러 메인동체의 하부는 레그에 의하여 제1컨테이너의 바닥면에 고정 지지되며; 상기 제2컨테이너의 내부에는 상기 급수공급 및 회수부의 구성 중 보일러 메인동체 내에 물을 공급하는 급수탱크와, 상기 스팀공급 및 회수부의 구성 중 스팀을 사용처로 공급하는 스팀헤더와, 사용처에서 사용된 스팀의 상변화에 의한 응축수를 회수하는 리턴헤더와, 리턴헤더로부터 급수탱크로 리턴되는 응축수를 냉각시키는 라디에이터가 나란히 배열되고; 상기 제3컨테이너의 내부에는 상기 급수탱크 내의 물을 급수하여 보일러 메인동체 내로 공급하는 급수펌프와, 상기 보일러 메인동체 내의 상단부에서 응축된 응축수를 저장하는 응축수탱크가 나란히 배열되며; 상기 제1컨테이너의 상면에는 상기 보일러 메인동체의 상단과 연통되는 연도가 서포터에 의하여 고정 설치된 것을 특징으로 하는 육상 발전설비용 연관식 폐열보일러 시스템을 제공한다.
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본 발명은 상기한 과제 해결 수단을 통하여 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 본 발명에 따르면 연관식 폐열보일러 시스템의 각 구성부 즉, 연소가스 유입 및 배출부와, 보일러 동체부와, 급수공급 및 회수부와, 스팀공급 및 회수부 등을 미리 제작공장에서 일정한 컨테이너에 나누어 조립한 후 시공부지로 손쉽게 운반하여 설치함으로써, 보일러의 설치시공이 매우 간편하게 되므로 보일러 설치의 작업성 및 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.
둘째, 본 발명에 따르면 연관식 폐열보일러 시스템의 각 구성들이 컨테이너 내에 배열 조립되어 있으므로 외부로부터 보호될 수 있을 뿐만 아니라 환경이 열악한 지역에서의 사막의 모래바람이나 고온 다습지역의 습기 및 담수화지역의 염분 등이 차단되므로 보일러의 주요 부품에 대한 부식을 방지할 수 있으며, 보일러의 고장예방과 수명을 연장할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 발전설비에 구비되는 연관식 폐열보일러 시스템을 나타내는 정면도이고, 도 2는 도 1에 지시된 "C"방향에서 본 측면도이며, 도 3은 도 1의 "A" 섹션의 단면도이며, 도 4는 도 1의 "B" 섹션의 단면도이다.
첨부된 도면을 참조하여 보면, 연관식 보일러 시스템은 크게 연소가스 유입 및 배출부와, 보일러 동체부와, 급수공급 및 회수부와, 스팀공급 및 회수부 등으로 나누어질 수 있다.
상기 연소가스 유입 및 배출부는 연소가스가 유입되는 유입관(10)과, 이 유입관(10)으로부터 보일러 동체쪽으로 연장되는 공급관(12)과, 상기 유입관(10)으로부터 연도(14)쪽으로 분기되는 바이패스관(16)과, 상기 공급관(12) 및 바이패스관(16)이 분기되는 지점에 설치되는 3방향 댐퍼(18)로 구성된다.
상기 보일러 동체부는 보일러 메인동체(20)와, 이 메인동체(20)의 하부에 형성되어 상기 공급관(12)과 연결되는 챔버(22)와, 상기 보일러 메인동체(20)의 상부에 연결된 연도(14)를 포함하여 구성되고, 특히 보일러 메인동체(20)의 내부에는 발전설비에서 터빈을 회동시킨후 배출된 고온의 연소가스가 통과하는 다수의 연관(미도시됨)들이 내설되고, 이 다수의 연관은 연소가스의 외부 배출을 위하여 연도(14)쪽으로 연결된다.
상기 급수공급 및 회수부는 고온의 연소가스를 이용하여 물을 가열하는 보일러 메인동체(20)에 물을 공급하는 급수탱크(30)와, 이 급수탱크(30) 내의 물을 급수하여 보일러 동체(20) 내로 공급하는 급수펌프(32)와, 보일러 메인동체(20)내의 상단부에 응축된 응축수를 받아들여 저장하고 있다가 급수탱크(30)로 보내는 응축수탱크(34)로 구성된다.
상기 스팀공급 및 회수부는 상기 보일러 동체(20) 내에서 연소가스에 의하여 물이 가열되어 발생된 스팀을 사용처로 보내주는 스팀헤더(40)와, 상기 보일러 메인동체(20)의 상단과 스팀헤더(40)간에 연결된 스팀공급라인(42)과, 사용처에서 사용된 스팀을 회수하여 급수탱크(30)로 리턴시키는 리턴헤더(44)와, 리턴헤더(44)로부터 급수탱크(30)로 리턴되는 스팀을 냉각시키는 라디에이터(46)를 포함하여 구성된다.
위와 같은 구성으로 이루어지는 연관식 폐열보일러 시스템의 작동을 살펴보면 다음과 같다.
발전설비의 가스터빈이 연료의 연소에 의하여 발생된 고온 고압의 연소가스에 의해 회동되고, 터빈을 회동시킨 연소가스는 가스터빈 외부로 방출되는데, 이 방출되는 연소가스는 유입관(10)을 통해 유입된다.
상기 유입관(10)을 통해 최초 유입되는 연소가스는 불완전연소에 따른 그을 음을 포함하고 있으므로, 3방향 댐퍼(18)가 공급관(12)을 닫는 동시에 바이패스관(16)쪽이 열리게 되어, 상기 유입관(10)으로 최초 유입되는 연소가스는 바이패스관(16) 및 연도(14)를 통해 외부로 배출시킨다.
일정한 시간의 경과 후, 상기 3방향 댐퍼(18)가 바이패스관(16)을 닫는 동시에 공급관(12)쪽이 열리게 되면 상기 유입관(10)으로 유입되는 고온의 연소가스가 공급관(12)을 통하여 보일러 동체부로 들어가게 된다.
이와 함께, 상기 급수공급 및 회수부의 급수펌프(32)에 의한 급수작용으로 상기 급수탱크(30) 내의 물이 보일러 메인동체(20)내에 공급되어 채워지게 되는데, 연소가스가 흐르는 연관의 외부에 채워지게 된다.
따라서, 상기 고온의 연소가스는 보일러 동체부의 주요 구성인 보일러 메인동체(20) 내의 연관을 통해 흐른 후 연도(14)를 통해 빠져나가게 되는데, 이때 상기 보일러 메인동체(20)내에서 연관의 외부에 채워진 물이 고온의 연소가스와 열교환되어 스팀을 발생시키게 된다.
이때, 상기 보일러 메인동체(20) 내의 상단부에서 스팀이 응축되어 응축수로 전환되면, 이 응축수는 응축수탱크(34)로 저장되었다가 급수탱크로 보내어진다.
이어서, 상기 보일러 메인동체(20) 내에서 연소가스에 의하여 물이 가열되어 발생된 스팀은 상기 보일러 메인동체(20)의 상단과 스팀헤더(40)간에 연결된 스팀공급라인(42)을 경유하는 동시에 상기 스팀공급 및 회수부의 스팀헤더(40)를 통하여 사용처(예를 들면, 엔진 및 방카C유 히팅장치, 가스터빈)로 보내어져 사용되고, 사용처에서 사용된 스팀은 리턴헤더(44)로 회수되며, 연이어 상기 리턴헤더(44)로 회수된 스팀은 라디에이터(46)에 의하여 냉각된 후 다시 급수탱크(30) 내로 리턴된다.
여기서, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 연관식 폐열보일러 시스템의 실질적인 특징에 대하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 연관식 폐열보일러 시스템의 각 구성부 즉, 상술한 바와 같은 연소가스 유입 및 배출부와, 보일러 동체부와, 급수공급 및 회수부와, 스팀공급 및 회수부 등을 미리 제작공장에서 3개의 컨테이너 즉, 제1, 제2, 제3컨테이너(100,200,300)에 나누어 배열 조립하여 보일러의 운반 및 설치시공을 용이하게 한 것이다.
상기 제1컨테이너(100)에는 상기 보일러 동체부를 구성하는 보일러 메인동체(20)와, 이 보일러 메인동체(20)의 하부에 형성되어 상기 연소가스 유입 및 배출부의 공급관(12)과 연결되는 챔버(22)가 내설된다.
보다 상세하게는, 상기 보일러 메인동체(20)는 지지구(102)에 의하여 제1컨테이너(100)의 내벽면에 고정 지지되고, 또한 상기 보일러 메인동체(20)의 하부는 레그(104;leg)에 의하여 제1컨테이너(100)의 바닥면에 고정 지지된다.
또한, 상기 제1컨테이너(100)의 상면에는 상기 보일러 메인동체(20)의 상단과 연통되는 연도(14)가 서포터(106)에 의하여 고정 설치된다.
상기 제2컨테이너(200)의 내부에는 급수공급 및 회수부의 일부 구성과, 스팀공급 및 회수부의 구성들이 집약적으로 내설된다.
보다 상세하게는, 상기 급수공급 및 회수부의 구성중 보일러 메인동체(20) 내에 물을 공급하는 급수탱크(30)가 제2컨테이너(200)의 일측 공간에 배치되고, 상기 스팀공급 및 회수부의 구성중 스팀을 사용처로 보내주는 스팀헤더(40)와, 사용처에서 사용된 스팀이 상변화가 일어나 응축수로 바뀌는데 이를 회수하는 리턴헤더(44)와, 리턴헤더(44)로부터 급수탱크(30)로 리턴되는 응축수를 냉각시키는 라디에이터(46) 등이 제2컨테이너(200)의 타측 공간에 나란히 배치된다.
또한, 상기 제3컨테이너(300)의 내부에는 상기 급수탱크(30)내의 물을 급수하여 보일러 메인동체 내로 공급하는 급수펌프(32)와, 보일러 메인동체(20)내의 상단부에 응축된 응축수를 받아들여 저장하고 있다가 급수탱크(30)로 보내는 응축수탱크(34)가 나란히 배치된다.
이때, 상기 보일러 메인동체(20)의 상단과 스팀헤더(40) 간에 연결된 스팀공급라인(42)과, 상기 보일러 메인동체(20)와 응축수탱크(34)간에 연결되는 배관과, 상기 응축수탱크(34)와 급수탱크(30)간에 연결되는 배관 등은 제1, 2, 3컨테이너(100,200,300)의 벽면중 적정위치에 관통홀을 뚫어 연결하면 된다.
한편, 상기 제1, 2, 3컨테이너(100,200,300)의 내부에 대한 공기순환을 원활하게 하기 위하여 첨부한 도 3에 도시된 바와 같이 각 컨테이너의 일측 단부를 오픈시킬 수 있는 개폐문(400)이 장착되고, 첨부한 도 4에 도시된 바와 같이 보일러 시스템의 작동제어를 위한 제어패널의 온도를 낮추기 위하여 에어컨(500)이 설치된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 연관식 폐열보일러 시스템의 각 구성들을 3개의 컨테이너에 나누어 배열 조립한 후 시공부지로 손쉽게 운반하여 설치함으로써, 시 공이 매우 간편하여 보일러의 시공설치의 작업성 및 생산성을 크게 향상시킬 수 있고, 설치지역에 따른 사막의 모래바람이나 고온 다습지역의 습기 및 담수화지역의 염분 등이 컨테이너에 의하여 차단되므로 보일러의 부식을 방지하며 수명연장을 도모할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 발전설비에 포함되는 연관식 폐열보일러 시스템을 나타내는 정면도,
도 2는 본 발명에 따른 발전설비에 포함되는 연관식 폐열보일러 시스템으로서, 도 1에 지시된 "C"방향에서 본 측면도,
도 3은 본 발명에 따른 발전설비에 포함되는 연관식 폐열보일러 시스템으로서, 도 1의 "A" 섹션 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 발전설비에 포함되는 연관식 폐열보일러 시스템으로서, 도 1의 "B" 섹션 단면도.
<도면의 주요 구성에 대한 부호의 설명>
10 : 유입관 12 : 공급관
14 : 연도 16 : 바이패스관
18 : 3방향 댐퍼 20 : 보일러 메인동체
22 : 챔버 30 : 급수탱크
32 : 물공급펌프 34 : 응축수탱크
40 : 스팀헤더 42 : 스팀공급라인
44 : 리턴헤더 46 : 라디에이터
100 : 제1컨테이너 102 : 지지구
104 : 레그 106 : 서포터
200 : 제2컨테이너 300 : 제3컨테이너
400 : 개폐문 500 : 에어컨

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 연관식 폐열보일러 시스템의 연소가스 유입 및 배출부와, 보일러 동체부와, 급수공급 및 회수부와, 스팀공급 및 회수부의 구성들을 제1컨테이너(100) 및 상기 제1컨테이너(100)의 높이에 맞게 상하로 적층되는 제2, 3컨테이너(200,300) 내에 나누어 조립된 육상 발전설비용 연관식 폐열보일러 시스템에 있어서,
    상기 제1컨테이너(100)에는 상기 보일러 동체부의 보일러 메인동체(20)와, 이 보일러 메인동체(20)의 하부에 형성된 챔버(22)가 내설되어지되, 상기 보일러 메인동체(20)는 지지구(102)에 의하여 제1컨테이너(100)의 내벽면에 고정 지지되고, 상기 보일러 메인동체(20)의 하부는 레그(104)에 의하여 제1컨테이너(100)의 바닥면에 고정 지지되며;
    상기 제2컨테이너(200)의 내부에는 상기 급수공급 및 회수부의 구성 중 보일러 메인동체(20) 내에 물을 공급하는 급수탱크(30)와, 상기 스팀공급 및 회수부의 구성 중 스팀을 사용처로 공급하는 스팀헤더(40)와, 사용처에서 사용된 스팀의 상변화에 의한 응축수를 회수하는 리턴헤더(44)와, 리턴헤더(44)로부터 급수탱크(30)로 리턴되는 응축수를 냉각시키는 라디에이터(46)가 나란히 배열되고;
    상기 제3컨테이너(300)의 내부에는 상기 급수탱크(30) 내의 물을 급수하여 보일러 메인동체(20) 내로 공급하는 급수펌프(32)와, 상기 보일러 메인동체(20) 내의 상단부에서 응축된 응축수를 저장하는 응축수탱크(34)가 나란히 배열되며;
    상기 제1컨테이너(100)의 상면에는 상기 보일러 메인동체(20)의 상단과 연통되는 연도(14)가 서포터(106)에 의하여 고정 설치된 것을 특징으로 하는 육상 발전설비용 연관식 폐열보일러 시스템.
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KR101207227B1 (ko) 2011-06-24 2012-12-03 강림중공업 주식회사 육상 발전설비용 컨테이너 집적형 보일러 시스템

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