KR101385415B1 - 파이프 바닥에 침전되는 고체를 제거하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사용된 냉각수를 이용해 특히 수직 폐열 보일러의 파이프 바닥에 침전되는 고체를 제거하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명의 목적은, 디자인을 간단하게 하고 최적의 세척 효과를 발생시키기 위해, 파이프 바닥에 걸쳐 미리 결정될 수 있는 고체 제거 흐름이 초래될 수 있게 하는 것이다. 상기 목적은 본 발명에 따르면 수직선에 대하여 비스듬히 배치되고 파이프 바닥에 도입된 다수의 냉각 보어에 의해 파이프 바닥 표면의 영역에서 냉각수의 강제 흐름이 초래됨으로써 달성된다.

Description

파이프 바닥에 침전되는 고체를 제거하기 위한 방법 및 장치 {METHOD AND DEVICE FOR REMOVING SOLIDS DEPOSITED ON THE BOTTOM OF A PIPE}

본 발명은 파이프 바닥에 침전되는 고체를 제거하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

수직 열교환기 또는 폐열 보일러의 구조적인 특수성 이외에 또다른 문제는 침전물과 관련된 손상, 예컨대 부식 또는 이와 같은 것을 저지하기 위해 파이프 바닥에 침전되는 고체를 시스템 밖으로 제거하는 데에 있다.

수평 보일러에서 제거는 연결된 증기 드럼의 바닥에서 행해지는게 보통이며, 경우에 따라서는 보일러 자체의 외피를 비움으로써 추가 제거 가능성을 갖고 행해진다.

고정형 폐열 보일러에서 제거는 파이프 바닥 근처에 있는 접합관을 통하여 행해지며, 이른바 분수형 디자인에서는 파이프 바닥 표면 근처에서 파이프 다발의 중앙에서 중앙 제거 파이프를 통하여 행해진다. 통상의 U형 파이프 바닥 분할에서는, 제거는 일련의 전체 파이프의 손상 없이 보일러의 중앙에서 행해지는 것이 아니라 두 파이프 통로들 사이에서 파이프를 구비하지 않은 레인 (lane) 의 가장자리에서만 행해질 수 있다.

수직 보일러 안의 물 순환을 관찰해 볼 때, 흐름은 항상 바깥쪽으로부터 파이프 다발의 뜨거운 영역 안으로 행해짐이 분명하며, 상기 뜨거운 영역에서는 증기 발생으로 인해 부력이 가장 크다. 이는 분수형 디자인에서는 보일러의 중앙점이며, 통상의 U형 다발 디자인에서는 예컨대 뜨거운 절반부의 표면 무게중심이다.

파이프 바닥 윗면에서의 침전으로 인한 손상과 관련하여, 물의 자연순환이 보일러 안의 고체를 위한 뛰어난 운반 수단이라는 것이 경험상 알려져 있고, 손상을 피하기 위해서는 상기 고체는 제거되어 보일러 밖으로 배출되어야만 한다.

보일러의 손상에 영향을 미치는 그 밖의 원인은 보일러에 공급된 물 안의 불순물의 농도이며, 상기 불순물은 증기 발생이 많은 구역에 생긴다. 그러므로, 보일러의 손상은 항상 파이프 다발의 뜨거운 다리에 집중되는 반면 차가운 다리는 손상되지 않는다. 즉, 수직 보일러를 위한 최적의 디자인은 이 모든 요인들을 고려하고 최적화해야만 한다.

본 발명의 목적은 수직으로 정렬된 보일러에 있어서 파이프 바닥 상의 침전물을 최적으로 제거할 수 있도록 하는 것이다.

상기 목적은 상기 기술된 유형의 방법과 더불어 본 발명에 따르면 수직선에 대하여 비스듬히 배치되고 파이프 바닥에 도입된 다수의 냉각 보어에 의해 파이프 바닥 표면의 영역에서 냉각수의 강제 흐름 (forced flow) 이 초래됨으로써 달성된다.

본 발명에 따르면, 미리 결정될 수 있는 제거 흐름이 파이프 바닥에 걸쳐 초래될 수 있고, 이는 디자인의 간단화 및 최적의 세척 효과를 가져온다.

그 밖의 특징 및 상세 내용은 종속항들에 기재되어 있다. 특히, 본 발명에 따르면 강제 흐름은 바깥쪽으로부터, 배수구를 구비한 파이프 바닥의 중앙쪽으로 초래된다.

이 방식은, 파이프 바닥의 중앙에 있는 불순물의 배출을 가능하게 하기 위해 파이프 바닥의 중앙에 배수구를 제공하고, 이로써, 어차피 존재하는 흐름을 이용할 수 있도록 한다.

교류장 (alternating field) 배관 (piping) 에 있어서, 배관을 구비하지 않은 적어도 2 개의 방사상 레인이 바깥쪽으로부터 파이프 바닥의 중앙쪽으로 제공되면 바람직하며, 이 경우 상기 레인 안에서는 비스듬히 배치된 냉각수 보어들에 의해 바깥쪽으로부터 파이프 바닥의 중앙쪽으로의 강제 흐름이 초래된다.

바깥쪽으로부터 안쪽을 향한, 방사상 레인들을 통한 강제 흐름은 침전물 제거에 있어 이미 매우 좋은 결과를 초래한다.

세척 효과의 일종의 최적화를 실현하기 위해서는, 열교환기 파이프들의 사이에, 파이프 바닥 안의 비스듬한 냉각수 보어들로 인해 방사상 레인 안의 흐름에 대해 가로질러 형성된 강제 흐름이 발생될 수도 있다. 즉, 배관 표면 밖에서 방사상 레인 안으로의 흐름이 초래되고, 그곳에서부터 불순물은 파이프 바닥의 중앙으로 유출구를 통하여 시스템 밖으로 제거된다.

본 발명의 다른 형태에 따르면, 배관을 구비하지 않은 4 개의 방사상 레인에 있어서, 열교환기 파이프들의 사이에서 각 배관 사분원 (quadrant) 에 의해 발생된 횡단방향 흐름은 절반은 인접한 한 레인 쪽으로 형성되고 다른 절반은 인접한 다른 레인 쪽으로 형성된다.

본 발명의 다른 형태에 따르면, 바깥쪽에서 배관 영역을 보일러 벽에 대해 간격을 두고 둘러싸고 파이프 바닥 영역에서의 냉각수 개구부들을 가진 내부 셔츠 (inside shirt) 박판을 구비한 폐열 보일러를 이용하는 본 발명에 따른 방법에 있어서, 배관 사분원의 중앙 영역에 할당된 냉각수 유입 개구부들에 의해 중앙을 향한 강제 흐름이 강화되게끔 상기 내부 셔츠는 배관을 구비하지 않은 방사상 레인들의 영역에서는 냉각수 유입 개구부들 없이 설치되어 있다.

이 조치를 통해, 세척 효과를 높이기 위해, 내부 셔츠와 수직 폐열 보일러의 외벽 사이에 흐르는 냉각수의 유입이 이용된다.

도입부에 기술된 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 보일러 외피에 대해 간격을 두고 배관을 둘러싸는 내부 셔츠의 내부에 교류장 배관을 구비한 특히 수직 폐열 보일러의 파이프 바닥에 있어서 상기 파이프 바닥은 파이프 바닥 안의 상승 및 하강 파이프들을 위한 보어들 이외에 수직선에 대하여 경사진 다수의 냉각 보어가 파이프 바닥에 제공되어 있음으로써 그 탁월함을 나타낸다.

파이프 바닥의 형태는 파이프 바닥과 관련된 종속항들에 기재되어 있으며, 이에 따르면 파이프 바닥의 중앙에는 씻어내진 침전물 또는 찌꺼기를 제거하기 위한 배수구가 제공되어 있다.

본 발명에 따른 형태에 따르면 파이프 바닥의 영역에서 폐열 보일러의 바깥쪽으로부터 안쪽으로의 냉각 수단의 강제 흐름을 발생시키기 위한 파이프 바닥 안의 냉각 보어들을 구비하며, 파이프 다발의 적어도 2 개의 필드 (fields) 사이에는 방사상으로 바깥쪽으로부터 안쪽으로 정렬되고 상승 및 하강 파이프를 구비하지 않은 레인들이 제공되면 바람직하다.

상승 또는 하강 파이프들에 할당된, 파이프 바닥 안의 냉각 보어들이 수직선에서 벗어난 기울기를 갖는 것이 목적에 부합하는 것으로 밝혀졌고, 이때 파이프 바닥 평면 안으로의 상기 냉각 보어들의 연장부는 가장 가까이 있는 방사상 레인에 대해 수직으로 정렬되며 및/또는 4 개의 방사상 레인에 의해 형성된 배관 사분원에 있어서 사분원의 냉각 보어들 중 각각 절반은 이웃한 방사상 레인에 할당되어 있다.

자연순환에 의한 흐름의 상기 언급된 추가적인 이용은, 상승 및 하강 파이프들을 둘러싸는 내부 셔츠에 각 배관 사분원의 중앙 영역에서만, 바닥에 가까이 있는 냉각수 유입 개구부들을 제공함으로써 본 발명의 형태를 고려한다.

본 발명의 그 밖의 특징, 상세 내용 및 이점은 하기의 설명 및 도면에 나타나 있다.

도 1 은 수직 폐열 보일러의 간단화된 단면도이다.

도 2 는 파이프 바닥의 간단화된 부분도이다.

도 3 은 수평 보어들의 배치 도식과 함께 파이프 바닥의 평면도이다.

도 4 는 도 3 과 동일한 시각에서 바라 본, 암시되어 있는 세척 흐름을 구비한 파이프 바닥의 평면도이다.

도 1 에 1 로 표시되어 있는 수직 폐열 보일러는 열교환기 파이프들 (2) 이외에 3 으로 표시되어 있는 파이프 바닥을 구비하며, 상기 파이프 바닥은, 수평 보어 (4) 를 통하여 공급되어 냉각 보어 (5) 를 구비한다.

도 1 에는 또한 상승 및 하강 파이프들 (2) 을 둘러싸는 이른바 내부 셔츠 (inside shirt, 7) 가 보일러 외벽 (6) 에 대해 간격을 두고 설치되어 있음이 암시되어 있고, 상기 내부 셔츠 (7) 는 파이프 바닥의 영역에 냉각수 유입 개구부들 (8) 을 구비하며, 상기 냉각수 유입 개구부들을 통해, 보일러 외벽 (6) 과 내부 셔츠 (7) 사이의 외피 공간에서 아래쪽으로 흐르는 냉각수가 내부 배관 영역 안으로 들어갈 수 있다.

도 2 는 파이프 바닥 (3) 의 부분 횡단면을 나타낸다. 파이프 바닥 (3) 은 중앙에 배수구 (9) 를 구비하며, 상기 배수구를 통해 불순물이 씻어내질 수 있다.

바깥쪽으로부터 파이프 바닥의 중앙 쪽으로, 그러므로 배수구 (9) 쪽으로의 강제 흐름을 발생시키기 위해, 수평 보어 (4) 를 통하여 작용을 받은 냉각 보어 (5) 는 본 발명에 따르면 도 2 에 암시되어 있는 바와 같이 수직선에 대하여 비스듬히 기울어져 있다.

도 3 의 평면도에는 상승 및 하강 파이프들의 사이에 방사상으로 형성된, 배관을 구비하지 않은 4 개의 레인 (도 4 에 10 으로 표시되어 있음) 이 형성되어 있음이 암시되어 있고, 따라서 배관 사분원 (도 3 에 11 로 표시되어 있음) 이 형성 된다.

마찬가지로 도 3 에 나타나 있듯이, 수평 보어들은 각각의 경우에 있어 사분원 (11) 의 절반에 있어서 이웃한 레인 (10a 또는 10b) 에 대해 평행으로 배치되어 있고, 즉 각각 절반씩 90℃ 만큼 옮겨져 있다. 즉, 도 3 에 수평 보어들의 한 방향은 4a 로 표시되어 있고 다른 방향은 4b 로 표시되어 있다.

이 수평 보어들에 상기 비스듬한 냉각 보어들이 이어지면, 즉, 상기 냉각 보어의 기울기가 각각의 경우에 있어 가장 가까이 있고 배관을 구비하지 않은 레인 (10) 의 방향으로 정렬되는 식으로 상기 냉각 보어들이 상기 수평 보어들에 이어지면, 각각의 경우에 있어 횡단방향 흐름 (도 4 에 작은 화살표 (12) 로 도시되어 있음) 이 발생하고, 이 경우, 배관을 구비하지 않은 방사상 레인 (10) 안의 흐름은 작은 화살표 (13) 로 암시되어 있다.

세척 효과를 강화시키기 위해, 냉각수 유입 개구부들 (8) 은, 상기 냉각수 유입 개구부들이 각 사분원의 중앙 영역에 작용하게끔 내부 셔츠 (7) 에 제공될 수 있다. 이 영역은 도 4 에 이중 화살표 (14) 로 암시되어 있으며, 따라서 유입 냉각수에 의해 추가 흐름 (도 4 에 화살표 (15) 로 암시되어 있음) 이 발생한다.

물론, 상기 기술된 본 발명의 실시예는 기본 사상에서 벗어나지 않으면서 다양하게 변경될 수 있다. 즉, 상승 및 하강 파이프들을 둘러싸는 냉각 보어들은 여기에 기술된 방식으로 기울어져 파이프 바닥에 도입될 수 있을 뿐만 아니라 바깥쪽으로부터 안쪽으로의 일종의 나선형 흐름 또는 이와 같은 것이 발생하도록 안쪽으로부터 바깥쪽으로 상이한 기울기를 가질 수도 있다.

Claims (12)

1. 사용된 냉각수를 이용해 파이프 바닥에 침전되는 고체를 제거하기 위한 방법에 있어서, 수직선에 대하여 비스듬히 배치되고 파이프 바닥에 도입된 다수의 냉각 보어에 의해 파이프 바닥 표면의 영역에서 냉각수의 강제 흐름이 초래되는 것을 특징으로 하는 파이프 바닥에 침전되는 고체를 제거하기 위한 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 강제 흐름은 바깥쪽으로부터, 배수구를 구비한 파이프 바닥의 중앙쪽으로 초래되는 것을 특징으로 하는 파이프 바닥에 침전되는 고체를 제거하기 위한 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, U형 파이프의 뜨거운 가스 입구 파이프 다발과 차가운 가스 출구 파이프 다발의 교류에 있어서, 배관을 구비하지 않은 적어도 2 개의 방사상 레인이 바깥쪽으로부터 파이프 바닥의 중앙쪽으로 제공되고, 상기 레인 안에서는 비스듬히 배치된 냉각수 보어들에 의해 바깥쪽으로부터 파이프 바닥의 중앙쪽으로의 강제 흐름이 초래되는 것을 특징으로 하는 파이프 바닥에 침전되는 고체를 제거하기 위한 방법.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 열교환기 파이프들의 사이에는, 파이프 바닥 안의 비스듬한 냉각수 보어들로 인해 방사상 레인 안의 흐름에 대해 가로질러 형성된 강제 흐름이 발생되는 것을 특징으로 하는 파이프 바닥에 침전되는 고체를 제거하기 위한 방법.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 배관을 구비하지 않은 4 개의 방사상 레인에 있어서, 열교환기 파이프들의 사이에서 각 배관 사분원에 의해 발생된 횡단방향 흐름은 절반은 인접한 한 레인 쪽으로 형성되고 절반은 인접한 다른 레인 쪽으로 형성되는 것을 특징으로 하는 파이프 바닥에 침전되는 고체를 제거하기 위한 방법.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 바깥쪽에서 배관 영역을 보일러 외벽에 대해 간격을 두고 둘러싸고 파이프 바닥 영역에서의 냉각수 유입 개구부들을 가진 내부 셔츠 박판을 구비한 폐열 보일러에서 배관 사분원의 중앙 영역에 할당된 냉각수 유입 개구부들에 의해 중앙을 향한 강제 흐름이 강화되게끔 상기 내부 셔츠는 배관을 구비하지 않은 방사상 레인들의 영역에서는 냉각수 유입 개구부들 없이 설치되는 것을 특징으로 하는 파이프 바닥에 침전되는 고체를 제거하기 위한 방법.
7. 보일러 외피에 대해 간격을 두고 배관을 둘러싸는 내부 셔츠의 내부에 뜨거운 가스 입구 파이프 다발과 차가운 가스 출구 파이프 다발의 교류를 가지는 U형 파이프를 구비한 파이프 바닥 (3) 에 있어서, 파이프 바닥 (3) 안의 상승 및 하강 파이프들 (2) 을 위한 보어들 이외에 수직선에 대하여 경사진 다수의 냉각 보어 (5) 가 제공되는 것을 특징으로 하는 파이프 바닥.
8. 제 7 항에 있어서, 파이프 바닥 (3) 의 중앙에는 씻어내진 침전물 또는 찌꺼기를 제거하기 위한 배수구 (9) 가 제공되는 것을 특징으로 하는 파이프 바닥.
9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 파이프 바닥 (3) 의 영역에서 폐열 보일러 (1) 의 바깥쪽으로부터 안쪽으로의 냉각 수단의 강제 흐름을 발생시키기 위한 파이프 바닥 (3) 안의 냉각 보어들 (5) 을 구비하며, 파이프 다발의 적어도 2 개의 필드 사이에는 방사상으로 바깥쪽으로부터 안쪽으로 정렬되고 상승 및 하강 파이프를 구비하지 않은 레인들 (10) 이 제공되는 것을 특징으로 하는 파이프 바닥.
10. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상승 또는 하강 파이프들 (2) 에 할당된, 파이프 바닥 안의 냉각 보어들 (5) 은 수직선에서 벗어난 기울기를 가지며, 이때 파이프 바닥 평면 안으로의 냉각 보어들 (5) 의 연장부는 가장 가까이 있는 방사상 레인 (10) 에 대해 수직으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 파이프 바닥.
11. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 4 개의 방사상 레인 (10) 에 의해 형성된 배관 사분원 (11) 에 있어서, 사분원의 냉각 보어들 중 각각 절반 (4a, 4b) 은 이웃한 방사상 레인 (10) 에 할당되는 것을 특징으로 하는 파이프 바닥.
12. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상승 및 하강 파이프들을 둘러싸는 내부 셔츠 (7) 에는 각 배관 사분원 (11) 의 중앙 영역 (14) 에서만, 바닥에 가까이 있는 냉각수 유입 개구부 (8) 가 제공되는 것을 특징으로 하는 파이프 바닥.

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