KR101056710B1 - 보일러 수트 블로워용 스파이럴 노즐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보일러 수트 블로워용 스파이럴 노즐에 관한 것으로서, 수트 블로워의 랜스튜브 끝단에 스파이럴형 노즐을 구비하여 분사압에 의한 노즐 캡 내벽의 침식을 방지하기 위한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명은, 수트 블로워의 랜스튜브(112) 끝단에 구비되어 고온/고압의 증기를 보일러 튜브 외면 방향으로 분사시키는 노즐(114)에 있어서, 상기 노즐(114)은 연장 형성되는 상기 랜스튜브(112)의 끝단에 일정 곡률을 이루는 스파이럴형으로 구성되되, 입구측에서 출구측으로 갈수록 내경(d)이 점차 감소하는 형상으로 구비되고; 상기 노즐(114)은 증기의 분사방향이 상호 직각방향을 이루는 다수개로 구비되며; 상기 각각의 노즐(114)은 증기의 분사가 회오리 형태로 이루어질 수 있도록 내부에 나선안내홈(115)이 형성되고; 상기 각각의 노즐(114) 내부에는 증기가 열풍으로 분사되어 질 수 있도록 열선(116)이 감겨져 구비된 것을 특징으로 한다.

Description

보일러 수트 블로워용 스파이럴 노즐{SPIRAL NOZZLE FOR BOILER SOOT BLOWER}

본 발명은 보일러 수트 블로워용 스파이럴 노즐에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수트 블로워의 랜스튜브 끝단에 스파이럴형 노즐을 구비하여 분사압에 의한 노즐 캡 내벽의 침식을 방지함에 따라 내구성을 향상시키는 보일러 수트 블로워용 스파이럴 노즐에 관한 것이다.

일반적으로, 석탄을 연료로 사용하는 발전용 대형 보일러는 그 보일러 내에서 연료를 연소시켜 발생 되는 고온/고압 증기에너지에 의해 터빈 발전기를 구동하게 되는데, 상기 보일러 노내에서 연료가 연소되면서 연소재인 애쉬(Ash)가 다수 열의 증기발생 튜브 외면에 축적되게 되며, 이러한 축적물은 증기발생 튜브의 열전달을 방해하기 때문에 고압공기 또는 고압증기를 분사하여 튜브 외면의 축적물을 제거하기 위한 수트 블로워(Soot Blower: 1)가 설치되고 이에 주기적으로 운전된다.

이러한, 상기 수트 블로워(1)는 도 1에 도시된 바와 같이 증기발생기(도면에 미도시)에 연결되는 몸체(10)와 상기 몸체(10)의 일단에 연결되며 그 선단이 노즐 캡(16)에 의해 막히면서 외주면 대향 위치에 직교 방향으로 노즐(14)이 형성된 랜스튜브(Lance Tube: 12)와, 상기 랜스튜브(12)를 회전 또는 수평이송시키는 구동장치(도면에 미도시)와, 상기 랜스튜브(12)를 보일러 노벽(B)에 지지시키는 지지대(도면에 미도시)로 구성된다.

그리고 상기 랜스튜브(12)는 그 내부에 그 랜스튜브(12)의 직경보다 작은 피딩 파이프(Feeding Pipe)가 구비되어 그 피딩 파이프를 통해 증기가 공급된다.

여기서, 상기 몸체(10)에는 그 하단인 입구에 포핏 밸브(Poppet Valve: 18)가 구비되고 출구와 대향 되는 몸체 외벽에 벤트 밸브(20)가 구비된다.

여기서, 상기 포핏 밸브(18)는 압력 밸브의 일종으로 증기 발생부에서 공급되는 증기가 적정압에 도달하면 개방되어 랜스튜브(12) 및 피딩 파이프를 거쳐 보일러 노내로 공급하고 적정압 이하로 낮아지면 차단시키는 기능을 한다.

그리고 상기 벤트 밸브(20)는 상기 랜스튜브(12)와 피딩 파이프의 내부를 건조시키되 상기 포핏 밸브(18)의 개방시 그 포핏 밸브(18) 내부압에 의해 폐쇄되어 증기발생기의 증기가 외부로 배출되지 않고 랜스튜브(12)로 향하도록 하며, 상기 포핏 밸브(18)의 패쇄시 압력 저하에 의해 자동으로 개방됨에 따라 외부의 공기를 랜스튜브(12) 내부로 유입시켜 그 유입된 외부 공기로 상기 랜스튜브(12)의 내부에 존재하는 습기를 건조시켜 그 랜스튜브(12) 및 피딩 파이프의 내주면에 녹이 발생하는 것을 방지하는 기능을 한다.

이러한 구성의 수트 블로워(1)의 작동상태는 다음과 같다. 즉, 보일러 노벽(B)면에 형성된 다수개의 통공에 상기 랜스튜브(12)를 각각 설치하고 수트 블로워(1)가 운전중인 상태로 상기 포핏 밸브(18)가 개방되면서 블로잉 매체인 증기가 내부로 유입되어 랜스튜브(12)를 통과한 후 상기 랜스튜브(12)가 보일러 노내의 증기발생 튜브 사이의 공간으로 전후 왕복하며 압축공기 또는 증기를 그 선단에 형성된 노즐(14)을 통하여 분사시켜 증기발생 튜브 외면에 쌓인 축적물들을 분리 비산시키게 된다.

이러한 과정에서 보일러 노내의 애쉬는 상기 랜스튜브(12)와 지지대 틈새로 새어나오게 된다.

그러나 상기 랜스튜브(12) 끝단에 위치한 노즐(14)은 상기 몸체(10)의 입구를 통해 유입되는 습/증기 및 이물질의 분사압에 의해 노즐 캡(16)의 내벽에 충돌한 후 상기 노즐(14)을 통해 분사되므로 상기 노즐 캡(16)과의 충돌시 침식이 심하게 발생하여 심할 경우 이 랜스튜브(12) 전체를 교체해야 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 노즐을 통해 분사되는 증기 분사압이 증대되어질 수 있도록 하여 애취 축적물의 제거가 보다 효과적으로 이루어지도록 하는데 목적이 있다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명은, 수트 블로워의 랜스튜브 끝단에 구비되어 고온/고압의 증기를 보일러 튜브 외면 방향으로 분사시키는 노즐에 있어서, 상기 노즐은 연장 형성되는 상기 랜스튜브의 끝단에 일정 곡률을 이루는 스파이럴형으로 구성되되, 입구측에서 출구측으로 갈수록 내경이 점차 감소하는 형상으로 구비되고; 상기 노즐은 증기의 분사방향이 상호 직각방향을 이루는 다수개로 구비되며; 상기 각각의 노즐은 증기의 분사가 회오리 형태로 이루어질 수 있도록 내부에 나선안내홈이 형성되고; 상기 각각의 노즐 내부에는 증기가 열풍으로 분사되어 질 수 있도록 열선이 감겨져 구비된 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명의 보일러 수트 블로워용 스파이럴 노즐은, 수트 블로워의 랜스튜브 끝단에 스파이럴형 노즐을 구비하여 분사압에 의한 노즐 캡 내벽의 침식을 방지함과 함께 보다 높은 분사압으로 증기 분사가 이루어질 수 있게 되어 애취축적물을 보다 효과적으로 제거하는 효과를 나타낸다.

도 1은 종래 보일러 수트 블로워의 랜스튜브에 노즐이 구비된 상태를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 랜스튜브에 노즐이 구비된 상태 단면도 및 노즐 정면도.
도 3은 본 발명의 제1실시 예에서의 노즐 확대 단면도.
도 4는 본 발명의 제2실시 예에 따른 노즐 확대 단면도.
도 5는 본 발명의 제3실시 예에 따른 노즐 정면도.
도 6은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 도 3의 A부 확대도.
도 7은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 노즐 확대 단면도.

이하, 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부된 도 2 내지 도 7을 통해 살펴보기로 한다.

먼저, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 보일러 수트 블로워용 스파이럴 노즐 구조를 도 2 및 도 3을 통해 살펴보면, 본 발명의 노즐(114)은 수트 블로워(100)의 구성요소인 랜스튜브(112)의 끝단에 연장형성되어 구비된다.

여기서, 상기 수트 블로워(100)는 증기발생기, 몸체(110), 랜스튜브(112), 노즐(114), 포핏 밸브(118), 벤트 밸브(120), 구동장치(도면에 미도시) 및 지지대로 구성되며, 랜스튜브(112) 및 노즐(114)을 제외한 나머지 구성요소는 종래의 기술구성과 동일한 구조와 기능을 하므로 상세한 설명을 생략한다.

본 발명에서의 노즐(114)은 랜스튜브(112)의 개구된 선단에 용접 등에 의해 일체로 접합 구성되어 지게 되는데, 이러한 노즐(114)은 내열강 재료 등을 이용하여 주조 공법에 의해 랜스튜브(112)와 별도로 제작되며, 종래처럼 랜스튜브의 끝단을 마무리하는 노즐 캡 구조 대신 랜스튜브(112) 선단에 일정 곡률을 이루는 스파이럴형(Spiral type)으로 결합 구성되어 지게 된다.

특히, 노즐(114)은 상,하 방향으로 상호 대칭되는 분사형태를 이루도록 함이 바람직한데, 도 3의 단면 확대도에서 나타내어지는 바와 같이 출구측인 선단부로 갈수록 내경(d)이 점차 감소하는 형상을 이루도록 함으로써 출구측에서 증기 분사압이 증대되어 질 수 있도록 하였다.

따라서, 이러한 구조를 이루는 노즐(114)이 랜스튜브(112) 일단부에 적용되어지게 되면, 증기발생기에서 발생 되는 증기와 수트 블로워(100)의 최초 운전시 랜스튜브(112) 내부에 잔존하는 습기 및 이물질이 수평 방향인 진행 방향을 따라 이동하다 노즐(114)의 입구를 통해 유입된 후 출구부를 통해 배출되는 과정에서 증기의 내부충돌이 방지되어 증기의 이동이 보다 부드럽게 이루어질 수 있게 됨은 물론, 노즐(114)을 통과하는 과정에서 증기 분사압이 증가 되어 튜브 외면의 축적물(애쉬 등)이 효과적으로 제거되어 지게 되는 것을 알 수 있다.

한편, 도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 노즐(114) 구조를 나타낸 것으로서, 노즐(114)을 통해 배출되는 증기의 분사가 회오리 형태로 이루어질 수 있도록 내부 벽면에 스크류형상의 나선안내홈(115) 및 나선안내돌기(115')가 형성된 것이다.

이러한 구조를 이루게 되면 증기가 노즐(114)을 통과하는 과정에서 나선안내홈(115) 및 나선안내돌기(115')에 의해 1회전 ~ 2회전 형태로 안내되어짐으로써 최종 배출측에서는 회오리 형태로 고압 분출이 이루어지게 되고, 따라서 축적물의 제거가 더욱 효과적으로 이루어질 수 있게 되는 것을 알 수 있다.

도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 4개의 노즐(114)이 상호 90도 직각방향으로 배치된 형태를 나타낸 것이다.

이와 같이 다수의 노즐(114)이 직각방향으로 배치되어 지게 되면 방사 방향으로 증기의 분사가 균일하게 이루어지게 되므로, 증기발생 튜브 외면에 축적된 축적물이 특정 방향에 대해서만 제거가 이루어지지 않고 전체적으로 고르게 축적물 제거가 이루어지게 되는 것을 알 수 있다.

그리고, 도 6은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 노즐(114) 구조를 나타낸 것으로서, 노즐(114) 내벽면에는 증기의 살균을 위한 나노은 코팅층(114a)이 형성된 것이다.

즉, 나노은은 살균 및 항균 기능을 갖는 특성이 있기 때문에 노즐(114)을 경유하는 과정에서 증기에 살균 및 항균특성을 부가하여 보일러 내에서 미생물의 기생을 차단할 수 있게 되고, 이에 따른 보일러의 내구성 및 관리효율을 향상시킬 수 있게 된다.

한편, 도 7은 본 발명의 제5 실시 예에 따라, 노즐(114) 내부에는 증기가 열풍으로 분사되어 질 수 있도록 열선(116)이 감겨져 구비된 것으로서, 이와 같이 열선(116)이 스크류 형태로 노즐(114)의 내벽면을 따라 감겨지게 되면 열선(116)으로의 전원이 인가됨에 따라 자체 저항에 따른 발열이 이루어지게 되고, 따라서 노즐(114)을 통과하는 과정에서 고압증기와의 열교환을 통해 열풍형태의 증기 분출이 이루어지게 된다.

따라서, 고온 증기의 분사를 통해 축적물에 대한 가열이 이루어질 수 있게 되어, 축적물의 제거가 보다 효과적으로 이루어질 수 있게 되는 것을 알 수 있다.

그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명의 노즐 구조가 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 자명한 일이다.

예를 들면, 상기 실시 예에서는 노즐(114)의 갯수가 2개 또는 4개로 배치된 상태가 설명 및 도시되었으나, 이러한 노즐(114)의 설치 갯수는 3개 또는 5개 이상으로 설치되어 질 수도 있게 된다.

본 발명에 따르면, 상기 스파이럴형 노즐을 적용하게 되면 내부에서의 침식발생은 어느 정도 저감시키게 되나, 노즐을 통해 분사되는 증기 분사압이 약하여 애취 축적물의 제거가 효과적으로 이루어지지 못하는 문제도 해소할 수 있게 된다.

즉, 본 발명은 수트 블로워의 랜스튜브 끝단에 스파이럴형 노즐을 구비하여 분사압에 의한 노즐 캡 내벽의 침식을 방지함과 함께 보다 높은 분사압으로 증기 분사가 이루어질 수 있게 되어 애취축적물을 보다 효과적으로 제거하는 효과를 나타낸다.

따라서, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 특허청구범위 내에 포함된다 해야 할 것이다.

100 : 수트블로워 110: 몸체
112: 랜스튜브 114: 노즐
114a: 나노은 코팅층 115 : 나선안내홈
115': 나선안내돌기 116 : 열선
118: 포핏밸브 120: 벤트밸브
B : 보일러 노벽

Claims (6)

1. 수트 블로워의 랜스튜브(112) 끝단에 구비되어 고온/고압의 증기를 보일러 튜브 외면 방향으로 분사시키는 노즐(114)에 있어서,
   상기 노즐(114)은 연장 형성되는 상기 랜스튜브(112)의 끝단에 일정 곡률을 이루는 스파이럴형으로 구성되되, 입구측에서 출구측으로 갈수록 내경(d)이 점차 감소하는 형상으로 구비되고;
   상기 노즐(114)은 증기의 분사방향이 상호 직각방향을 이루는 다수개로 구비되며;
   상기 노즐(114)은 증기의 분사가 회오리 형태로 이루어질 수 있도록 내부에 나선안내홈(115)이 구비되고;
   상기 노즐(114) 내부에는 증기가 열풍으로 분사되어 질 수 있도록 열선(116)이 감겨져 구비된 것을 특징으로 하는 보일러 수트 블로워용 스파이럴 노즐.
2. 수트 블로워의 랜스튜브(112) 끝단에 구비되어 고온/고압의 증기를 보일러 튜브 외면 방향으로 분사시키는 노즐(114)에 있어서,
   상기 노즐(114)은 연장 형성되는 상기 랜스튜브(112)의 끝단에 일정 곡률을 이루는 스파이럴형으로 구성되되, 입구측에서 출구측으로 갈수록 내경(d)이 점차 감소하는 형상으로 구비되고;
   상기 노즐(114)은 증기의 분사방향이 상호 직각방향을 이루는 다수개로 구비되며;
   상기 노즐(114)은 증기의 분사가 회오리 형태로 이루어질 수 있도록 내부에 나선안내돌기(115')가 구비되고;
   상기 노즐(114) 내부에는 증기가 열풍으로 분사되어 질 수 있도록 열선(116)이 감겨져 구비된 것을 특징으로 하는 보일러 수트 블로워용 스파이럴 노즐.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 노즐(114) 내벽면에는 증기의 살균을 위한 나노은 코팅층(114a)이 형성된 것을 특징으로 하는 보일러 수트 블로워용 스파이럴 노즐.
   
   
   
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