KR101292015B1 - 수직수관형 관류 증기보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수직수관형 관류 증기보일러에 관한 것이며, 상세하게는 수직수관형 다관식 관류 증기보일러의 전열면의 외부청소 및 기능의 다양화에 관한 것으로서, 전열면의 외부 청소를 양호하고 청결하게 하며, 생성되는 과열증기의 건도를 양호하게 하며, 온수의 온도를 높임과 아울러 신속하게 생성할 수 있도록 한 것이다.
본 발명은 상부에 증기실(11)을, 하부에 수실(12)을 상하 일정간격을 두고 형성하여 상기 증기실(11)과 수실(12) 사이에 수직수관을 동심원상으로 형성한 적어도 1개 이상의 수관벽(13a)(13b)을 설치하여 중앙에 연소실(15)을 형성하여서, 증기보일러 본체(10)를 구성하는 수직수관형 관류 증기보일러에 있어서, 상기 연소실(15)의 상부에 내장 설치하여 그 입구도관(21)을 상기 증기실(11)에 설치한 포화증기 도관(18)에 연결한 열교환기(20)와; 상기 열교환기(20)의 출구도관(22)에 연결되는 과열증기 분배관(31)을 상기 증기실(11)의 상면에 설치하여 그 저면에 상기 증기보일러 본체(10)의 전열면을 향하여 과열증기를 분사하는 수개의 분사관(33)을 일정간격으로 상기 증기실(11)을 관통시켜 설치한 전열면 청소수단(30);을 포함하여 구성한 것이다.

Description

수직수관형 관류 증기보일러{VERTICAL WATER TUBE TYPE ONE THROUGH STEAM BOILER}

본 발명은 수직수관형 관류 증기보일러에 관한 것이며, 상세하게는 수직수관형 다관식 관류 증기보일러의 전열면의 외부청소 및 기능의 다양화에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 수직수관형 다관식 관류 증기보일러는 상부에 증기실을, 하부에 수실을 상하 일정간격을 두고 형성하여 상기 증기실과 수실 사이에 수직수관을 동심원상으로 형성하여 1개의 수관벽을 설치하거나, 2개의 수관벽을 수관벽 사이에 환상의 연소가스통로가 형성되게 설치하여서 중앙에 연소실을 형성한 것이며, 상기 관류 증기보일러는 통상 시간당 3톤 이하의 포화증기를 생성하는 것이 주종을 이루고 있다.

상기한 수직수관형 다관식 관류 증기보일러는 통상 상부 중앙에 액체 또는 가스연료용 연소장치를 설치하여 연소장치에서 분사된 연료를 연소실에서 연소시킨후 수관벽이 1개인 경우는 연소가스를 반전시켜 수관벽의 상부를 경유하여 수관벽의 외면을 가열하고 연도로 배출되면서 포화증기를 생성하고, 수관벽이 2개인 경우는 연소가스를 반전시키면서 연소실에 설치한 연소촉진판, 내측수관벽 및 외측수관벽에 형성한 개구부를 우회하면서 수관벽을 가열한 후 연도로 배출되면서 포화증기를 생성토록 한 것이다.

한편 상기한 연료에는 유황과 회분 등의 유해성분이 포함되어 있음으로 그 연료가 연소될때 전열면에 유해성분이 부착되며, 상기와 같이 전열면에 부착된 유해성분은 열전달을 방해함으로써 효율이 저하되거나 전열면의 국부과열에 의하여 전열면의 파손 염려가 있음으로 수시로 청소를 하여야 한다.

또한 상기 관류 증기보일러를 사용하는 산업현장 등에서는 포화증기 이외에 과열증기도 필요로 하고, 급탕, 목욕용 등의 온수(이하 "급탕용 온수"라 함)도 필요로 하고 있다.

상기한 수직수관형 관류 증기보일러의 전열면에 부착된 유해성분의 청소는 통상적으로 고압수를 전열면에 분사하는 방법을 사용하고 있으나, 물과 유해성분이 포함된 폐기물(오염수)의 처리가 곤란하고 청결하지 못하게 되는 것이다.

또한 상기한 급탕용 온수는 별도의 온수보일러를 설치하거나, 증기보일러의 헤더에 분기관을 설치하여 온수를 생성하기 위한 열교환기를 별도로 설치하는 것을 통상적으로 사용하고 있다.

한편 수관식 보일러, 상세하게는 다쿠마식 경사 수관식 보일러의 경사수관을 청소하기 위한 수관식 보일러의 청관장치가 1970년 실용신안출원공고 제355호 공보(특허문헌 1)에 개시되어 있는바, 상기 수관식 보일러의 청관장치는 화실의 중앙에 격판이 착설되고 기수드럼과 수드럼을 경사수관군으로 연통시킨 보일러에 있어서, 화구의 주위에 통수관으로 기수드럼과 연통시킨 수조를 형성하여 이에 기수드럼의 저면까지 유도시킨 유도관을 착설하여 선단에 분사노즐을 배설하여서, 버너의 연소열에 의하여 수조내의 물을 가열하여 증기화한 후 그 증기를 분사노즐을 통하여 경사수관군의 상부에 분사하여 카본을 제거토록 한 것이다.

또한 수직수관형 다관식 관류 증기보일러에서 포화증기를 과열증기화하고, 온수를 선택적으로 생성하기 위한 증기보일러 부설 과열기겸 온수가열기가 본 발명의 발명자 및 출원인에 의하여 제안되어 특허 10-1006761호 공보(특허문헌 2)에 개시되어 있으며, 상기 증기보일러 부설 과열기 겸 온수가열기는 증기보일러 본체의 상부에 형성한 증기실에 주공급관을 연결함과 아울러 상기 증기보일러 본체에 연도를 설치한 증기보일러에 있어서, 상기 연도에 과열기 겸 온수 열교환기를 설치하여 상기 과열기 겸 온수 열교환기의 하부 일측과 상기 주공급관의 입구에 포화증기 공급관을 연결함과 아울러 상기 포화증기 공급관의 입구와 상기 주공급관의 포화증기 공급관 연결부 후방에 밸브 AㆍB를 각각 설치하고, 상기 과열기 겸 온수 열교환기의 상부와 상기 주공급관의 출구측에 과열증기 도관을 연결하여 상기 과열증기 도관에 제어밸브 A를 설치함과 아울러 상기 과열증기 도관의 제어밸브 A 입구측에 온수도관을 연결하여 제어밸브 B를 설치하며, 상기 과열기 겸 온수 열교환기의 하부 타측에 펌프 부설 급수관을 연결하여서, 상기 과열기 겸 온수 열교환기에 포화증기 또는 급수를 공급하여 증기를 과열하거나 온수를 선택적으로 생성토록 한 것이다.

KR 1970-355 Y1 KR 10-1006761 B1

그러나 상기한 특허문헌 1의 수관식 보일러의 청관장치는 그 구조상 본 발명의 대상으로 한 수직수관형 다관식 증기보일러에 실시가 불가능하고, 또한 수조를 화구의 주위에 형성하였음으로 복사전열면적이 작기 때문에 증기의 과열화가 곤란하여 경사수관군에 부착된 카본 등의 제거(청소)가 양호하지 못하고, 경사수관군의 대략 중앙에 화염안내격판이 설치되어 있음으로 경사수관군의 하부 청소는 거의 불가능하게 되는 것이다.

또한 상기한 특허문헌 2의 증기보일러 부설 과열기 겸 온수가열기는 과열기 겸 온수가열기를 연도에 내장설치하여 연도로 배출되는 폐열에 의하여 증기보일러 본체에서 가열된 포화증기를 과열증기화함으로써 열량부족으로 건도가 양호하지 못하고, 또한 온수도 폐열에 의하여 가열함으로 가열시간이 많이 걸리고 온도도 높지 못한 문제점 등이 있는 것이다.

본 발명은 상기한 문제점 등을 시정하여 전열면의 외부 청소를 양호하고 청결하게 하며, 생성되는 과열증기의 건도를 양호하게 한 수직수관형 관류 증기보일러를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 목적에 온수의 온도를 높임과 아울러 신속하게 생성할 수 있는 수직수관형 관류 증기보일러를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상부에 증기실을, 하부에 수실을 상하 일정간격을 두고 형성하여 상기 증기실과 수실 사이에 수직수관을 동심원상으로 형성한 적어도 1개 이상의 수관벽을 설치하여 중앙에 연소실을 형성하여서, 증기보일러 본체를 구성하는 수직수관형 관류 증기보일러에 있어서, 상기 연소실의 상부에 내장 설치하여 그 입구도관을 상기 증기실에 설치한 포화증기 도관에 연결한 열교환기와; 상기 열교환기의 출구도관에 연결되는 과열증기 분배관을 상기 증기실의 상면에 설치하여 그 저면에 상기 증기보일러 본체의 전열면을 향하여 과열증기를 분사하는 수개의 분사관을 일정간격으로 상기 증기실을 관통시켜 설치한 전열면 청소수단;을 포함하여 구성한 것이다.

또한 본 발명은 상부에 증기실을, 하부에 수실을 상하 일정간격을 두고 형성하여 상기 증기실과 수실 사이에 수직수관을 동심원상으로 형성한 적어도 1개 이상의 수관벽을 설치하여 중앙에 연소실을 형성하여서, 증기보일러 본체를 구성하는 수직수관형 관류 증기보일러에 있어서, 상기 연소실의 상부에 내장 설치하여 그 입구도관을 상기 증기실에 설치한 포화증기 도관에 연결한 열교환기와; 상기 열교환기의 출구도관에 연결되는 과열증기 분배관을 상기 증기실의 상면에 설치하여 그 저면에 상기 증기보일러 본체의 전열면을 향하여 과열증기를 분사하는 수개의 분사관을 일정간격으로 상기 증기실을 관통시켜 설치한 전열면 청소수단과; 상기 열교환기의 출구도관 및 입구도관에 순환펌프부설 공급관과 복귀관으로 온수저장조를 연결하여 피가열수를 열교환기를 경유하여 가열하는 온수생성수단을 포함하여 구성한 것이다.

이상과 같이 본 발명은 열교환기를 연소실에 내장설치하여 건도가 양호한 과열증기를 포화증기와 동시에 또는 선택적으로 생성할수 있음으로 증기사용설비에 필요한 포화 및 과열증기를 양호하게 공급할 수 있기 때문에 증기사용설비의 작업효율을 양호하게 향상할 수 있고, 또한 전열면에 부착된 유해성분을 청소하기 위하여 과열증기를 분사함으로 그 청소가 양호할뿐아니라 청소후 과열증기가 액화되지 않음으로 오염수가 발생하지 않기 때문에 전열면의 청소가 간편하고 신속할뿐아니라 청결을 유지할 수 있게 되는 것이다.

또한 본 발명은 연소실에 내장된 열교환기를 이용하여 온수를 선택적으로 생성할 수 있음으로 고온수의 생성을 신속하고 양호하게 할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 단면도.
도 2는 도 1의 A-A선 단면도.
도 3은 도 1의 일 요부 확대도.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예의 단면도.

본 발명의 제 1 실시예는 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 증기보일러 본체(10), 열교환기(20) 및 전열면 청소수단(30)으로 대별된다.

상기 증기보일러 본체(10)는 상부에 증기실(11)을, 하부에 수실(12)을 상하 일정간격을 두고 형성하고, 상기 증기실(11)과 수실(12)에 수직수관을 동심원상으로 연결하여 일정간격의 환상의 연소가스 통로(14b)를 두고 내ㆍ외측 수관벽(13a)(13b)을 형성하며, 상기 내측 수관벽(13a)의 내부에 연소가스통로(14a)를 두고 원통형의 열전달 촉진판(16)을 설치하여 연소실(15)을 형성함과 아울러 상기 열전달 촉진판(16) 및 내ㆍ외측 수관벽(13a)(13b)에 개구부(17a)(17b)(17c)를 케이싱(C)의 측면에 설치하는 연도(17)에 연통되게 형성하며, 또한 상기 증기실(11)에는 포화증기도관(18)을 설치하고, 수실(12)의 양측에는 급수관(19a)과 배수관(19b)을 설치한 것이다.

상기 증기보일러 본체(10)는 수관벽을 2개, 즉 내ㆍ외측 수관벽(13a)(13b)을 연소가스통로(14b)를 두고 형성한 것에 대하여 설명하였으나, 수관벽을 1개만 형성하여도 좋으며, 상기한 수관벽을 1개만 설치한 것은 참고문헌 2에 기재된 제 1 실시예 또는 기타의 것으로도 할 수 있으며, 이는 수직수관형 다관식 관류 증기보일러에서 주지된 것이다.

상기 열교환기(20)는 상기 연소실(15)의 상부에 내장설치하여 그 입구도관(21)을 상기 포화증기도관(18)에 연결하여서, 증기보일러 본체(10)에서 연료의 연소에 의하여 생성된 화염 및 연소가스에 의하여 생성된 포화증기를 화염에 의하여 가열하여 과열증기화 하는 것이다.

상기 전열면 청소수단(30)은 상기 증기실(11)의 상면에 링 형상의 과열증기 분배관(31)을 설치하여 상기 열교환기(20)의 출구도관(22)에 적어도 2개 이상의 연결관(32a)(32b)으로 연결하여 과열증기를 균등하게 공급하고, 상기 과열증기 분배관(31)의 저면에 수개의 분사관(33)을 일정간격으로 상기 증기실(11)을 관통시켜 그 출구가 전열면을 향하도록 설치하여서, 연소장치의 가동을 중단하거나 가동하면서 열교환기(20)에서 생성된 과열증기를 분사관(33)을 통하여 증기보일러 본체(10)의 전열면에 분사하여 전열면(수관벽, 연소 촉진판, 케이싱)에 부착된 유해성분을 청소하는 것이다. 상기한 분사관(33)의 출구에 분사노즐을 설치하면 그 분사위치를 조절할 수 있음으로 전열면의 청소를 더욱더 양호하게 할 수 있는 것이다.

미설명 부호 51, 52, 53, 54는 포화증기도관(18), 열교환기(20)의 입구도관(21) 및 출구도관(22), 연결관(32a) 개폐용 밸브이다.

이상과 같은 본 발명의 제 1 실시예의 작용을 작용별로 구분하여 설명한다.

1. 포화증기 생성

포화증기도관(18)에 설치한 밸브(51)만을 개방하고 액체연료 또는 기체연료를 연소실(15)에 분사하여 연소시키면 그 화염은 열전달 촉진판(16), 내ㆍ외측 수관벽(13a)(13b)에 형성한 개구부(17a)(17b)(17c)를 경유하면서 연소가스로 되면서 내ㆍ외측 수관벽(13a)(13b)을 가열하여 포화증기를 생성하며, 상기 포화증기는 포화증기도관(18)을 통하여 필요한 용도에 공급하는 것이다.

2. 과열증기 생성

상기와 같이 포화증기를 생성할 때 포화증기도관(18)에 설치한 밸브(51)를 일부만 개방하고 열교환기(20)의 입구도관(21) 및 출구도관(22)에 설치한 밸브(52)(53)를 개방하면 상기와 같이 내ㆍ외측 수관벽(13a)(13b) 등에서 포화증기가 생성됨으로 그 포화증기를 증기사용설비에 공급하고, 포화증기의 일부는 열교환기(20)를 경유하면서 연소실(15)에서의 연료의 연소열에 의하여 과열증기가 됨으로 상기 과열증기를 필요한 용도에 사용하며, 또한 밸브(51)를 폐쇄하면 열교환기(20)에서 과열증기만 생성되는 것이다. 그리고 열교환기(20)를 연소실(15)에 내장 설치함으로써 과열증기의 생성온도가 높음과 아울러 그 생성도 신속하게 할 수 있는 것이다.

3. 전열면 청소

상기와 같이 포화증기를 생성할 때 전열면을 청소할 경우에는 연소장치의 가동을 중단하거나 가동하면서 열교환기(20)의 출구도관(22)에 설치한 밸브(53)는 폐쇄하고 연결관(32a)에 설치한 밸브(54)를 개방하면 열교환기(20)에서 생성된 포화증기는 연결관(32a)(32b)을 통하여 과열증기 분배관(31)에 공급되면서 그 하부에 설치한 분사관(33)을 통하여 과열증기가 전열면에 분사됨으로써 전열면에 부착된 유해성분이 청소되는 것이다.

상기와 같이 과열증기에 의하여 유해성분을 청소할때 유해성분을 청소한 과열증기는 액화되지 않고 증기(기체) 상태로 유해성분과 함께 연도를 통하여 배출되고, 유해성분은 집진장치에서 집진됨으로 유해성분의 청소가 신속하고 간편하며, 주위가 오염되지 않아 청결을 유지할 수 있는 것이다.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예의 단면도로서, 상기 제 1 실시예에 온수생성수단(40)을 부설한 것이다.

상기 온수생성수단(40)은 상기 열교환기(20)의 출구도관(22) 및 입구도관(21)에 순환펌프(42)를 부설한 공급관(41)과 복귀관(43)을 연결하여 상기 공급관(41)과 복귀관(43)에 온수저장조(44)를 연결하여 증기보일러 본체(10)에서 포화증기를 생성하면서 온수를 생성할 수 있게 한 것이다. 그리고 상기 공급관(41)의 순환펌프(42) 출구측과 복귀관(43)의 포화증기도관(18) 연결부측에 밸브(55),(56)를 설치한 것이다.

상기와 같이 증기보일러 본체(10)에서 포화증기를 생성하면서 온수생성수단(40)에서 온수를 생성할때에는 공급관(41) 및 복귀관(43)에 설치한 밸브(55)(56)를 개방하고, 열교환기(20)의 입구도관(21) 및 출구도관(22)과 연결관(32a)에 설치한 밸브(52)(54)를 폐쇄한 후 연소실(15)에서 연료를 연소하면 증기보일러 본체(10)에서는 포화증기를 생성하고, 온수저장조(44)에 저장된 피가열수를 순환펌프(42)에 의하여 열교환기(20)를 경유하여 가열하여 가열된 온수를 온수저장조(44)에 저장하여 필요한 용도에 사용되는 것이다.

상기와 같이 증기보일러 본체(10)에서 포화증기를 생성하면서 연소실(15)에 내장된 열교환기(20)에서 온수를 생성하면 온수의 생성이 신속하고 고온의 온수를 양호하게 생성할 수 있는 것이다.

10: 증기보일러 본체 20: 열교환기
30: 전열면 청소수단 31: 과열증기 분배관
40: 온수생성수단

Claims (4)

1. 상부에 증기실을, 하부에 수실을 상하 일정간격을 두고 형성하여 상기 증기실과 수실 사이에 수직수관을 동심원상으로 형성한 적어도 1개 이상의 수관벽을 설치하여 중앙에 연소실을 형성하여서, 증기보일러 본체를 구성하는 수직수관형 관류 증기보일러에 있어서, 상기 연소실의 상부에 내장 설치하여 그 입구도관을 상기 증기실에 설치한 포화증기 도관에 연결한 열교환기와; 상기 열교환기의 출구도관에 연결되는 과열증기 분배관을 상기 증기실의 상면에 설치하여 그 저면에 상기 증기보일러 본체의 전열면을 향하여 과열증기를 분사하는 수개의 분사관을 일정간격으로 상기 증기실을 관통시켜 설치한 전열면 청소수단;을 포함하여 구성한 수직수관형 관류 증기보일러.
2. 상부에 증기실을, 하부에 수실을 상하 일정간격을 두고 형성하여 상기 증기실과 수실 사이에 수직수관을 동심원상으로 형성한 적어도 1개 이상의 수관벽을 설치하여 중앙에 연소실을 형성하여서, 증기보일러 본체를 구성하는 수직수관형 관류 증기보일러에 있어서, 상기 연소실의 상부에 내장 설치하여 그 입구도관을 상기 증기실에 설치한 포화증기 도관에 연결한 열교환기와; 상기 열교환기의 출구도관에 연결되는 과열증기 분배관을 상기 증기실의 상면에 설치하여 그 저면에 상기 증기보일러 본체의 전열면을 향하여 과열증기를 분사하는 수개의 분사관을 일정간격으로 상기 증기실을 관통시켜 설치한 전열면 청소수단과; 상기 열교환기의 출구도관 및 입구도관에 순환펌프부설 공급관과 복귀관으로 온수저장조를 연결하여 피가열수를 열교환기를 경유하여 가열하는 온수생성수단을 포함하여 구성한 수직수관형 관류 증기보일러.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 분사관의 출구에 분사노즐을 설치한 수직수관형 관류 증기보일러.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 과열증기 분배관은 열교환기의 출구도관에 적어도 2개 이상의 연결관으로 연결한 수직수관형 관류 증기보일러.

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