KR101465047B1 - 배열 회수 보일러 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

케이싱 보강 구조 및 케이싱 연결 구조가 개선된 배열 회수 보일러가 개시된다. 배열 회수 보일러는 가스가 흐르는 유로를 형성하는 케이싱, 케이싱 내부에 가스 흐름 방향과 직교되게 다수의 전열관이 배치되어 구성된 적어도 하나의 전열관군 및 상기 전열관의 길이방향과 직교하며, 전열관이 관통 삽입되어 전열관군을 지지하는 전열관 지지판을 포함하며, 전열관 지지판은 케이싱 내면에 결합된다. 분리된 케이싱은 열팽창에 의한 변형을 흡수할 수 있는 열팽창 흡수 부재를 매개로 연결된다.

Description

배열 회수 보일러 및 그 제조 방법{HEAT RECOVERY STEAM GENERATOR AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 케이싱 보강 구조 및 결합 구조가 개선된 배열 회수 보일러 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 복합 발전 시스템은 연료를 연소시켜 고압 고온의 연소가스를 발생시키고, 이 고온 고압의 연소가스를 이용하여 가스터빈을 구동하여 전기를 발생하는 가스터빈 시스템, 가스터빈을 구동하고 배출되는 연소가스의 열을 회수하는 배열 회수 보일러, 및 배열 회수 보일러에서 발생된 고온 고압의 증기를 이용하여 증기터빈을 구동시켜 전기를 발생시키는 증기 터빈 시스템으로 구성된다.
배열 회수 보일러는 케이싱 및 케이싱 내부에 배설된 다수의 전열관군을 포함한다. 케이싱은 대략 입방체 형상을 가지며, 전열관군은 그 역할에 따라 과열기, 증발기 등으로 구분된다.
이러한 내부 구조물과 함께 배열 회수 보일러의 케이싱의 외형 유지를 보조하기 위하여 벅스테이(buckstay)가 설치된다.
벅스테이는 주로 H형 빔이 많이 쓰이며, 배열 회수 보일러의 케이싱의 외부 측벽에 부착된다.
이러한 배열 회수 보일러에서는 가스 터빈 등으로부터 배기가스가 케이싱의 흡입구를 통해 유입되어 전열관군을 통과하는 과정을 통해 열교환이 실시된다. 전열관군을 통해 열교환되어 저온으로 된 배기가스는 케이싱의 토출구를 통해 토출된다.
이와 같이 운전하는 동안 케이싱은 고온이 되어 내부 압력이 걸려 팽창하게 된다. 이때, 케이싱 외부 측벽에 구비된 벅스테이에 의해 케이싱이 팽창되는 것을 억제한다.
한편, 종래의 배열 회수 보일러에서는 케이싱을 구성하는 적어도 2개의 분리된 케이싱이 채널이나 앵글을 사용하여 연결된다.
상술한 바와 같이 종래의 배열 회수 보일러에서는 케이싱의 내압을 견디기 위하여 벅스테이를 케이싱 외부 벽면에 채용함에 따라 벅스테이를 지지하는 지지 철골을 별도로 필요로 한다. 그에 따라 벅스테이의 구조가 복잡하고 구조물의 중량이 증가하는 문제점이 있다.
또한, 종래의 배열 회수 보일러에서는 케이싱을 채널이나 앵글을 사용하여 연결함에 따라 케이싱 및 채널 또는 앵글 간의 열팽창률 차이가 발생하게 된다. 그 결과, 가스 터빈 등의 운전/정지가 빈번할 경우 케이싱에 크랙이 발생하거나, 일그러짐 발생 등의 케이싱 파손의 문제점이 있다.
JP2004-101045A (공개일: 2004.04.02)
본 발명의 목적은 케이싱의 내압에 대항하는 벅스테이 구조를 개선하여 배열 회수 보일러의 구조를 단순화하고 케이싱 지지 구조물의 중량을 감소시키는 배열 회수 보일러 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 케이싱을 구성하는 분리된 케이싱의 연결구조를 개선하여 케이싱의 열팽창량 흡수가 원활한 배열 회수 보일러 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 관점을 따르면, 가스가 흐르는 유로를 형성하는 케이싱, 상기 케이싱 내부에 상기 가스 흐름 방향과 직교되게 다수의 전열관이 신장되게 배치되어 구성된 적어도 하나의 전열관군 및 상기 전열관의 길이 방향과 직교하며, 상기 전열관이 관통 삽입되어 상기 전열관군을 지지하는 전열관 지지판을 포함하며, 상기 전열관 지지판은 상기 케이싱 내면에 결합되어 상기 케이싱의 내압에 대항하도록 구성된 배열 회수 보일러가 제공된다.
상기 전열관 지지판 및 상기 케이싱 내면은 용접에 의해 결합될 수 있다.
상기 전열관 지지판은 연결장치를 통해 상기 케이싱의 내부에 결합될 수 있으며, 상기 연결장치는 상기 전열관 지지판의 가장 자리에 연결된 연결탭 및 상기 연결탭을 관통하여 상기 케이싱에 고정적으로 연결된 고정부재를 포함할 수 있다.
상기 연결탭은 상기 고정부재를 중심으로 상기 전열관 지지판의 길이 및 폭방향을 따르는 장공홀을 포함할 수 있다.
상기 케이싱은 적어도 2개의 분리된 케이싱을 포함하고,상기 분리된 케이싱은 열팽창에 의한 변형을 흡수할 수 있는 열팽창 흡수부재를 매개로 연결될 수 있다.
상기 케이싱은 적어도 2개의 분리된 케이싱을 포함하고, 상기 분리된 케이싱은 열팽창에 의한 변형을 흡수할 수 있는 열팽창 흡수부재를 매개로 연결될 수 있다.
상기 열팽창흡수부재는 상기 케이싱의 길이 방향을 따라 유동 가능하게 분리된 케이싱의 각각의 단부에 연결될 수 있다.
상기 열팽창흡수부재는 상기 분리된 케이싱의 상기 각각의 단부와 결합되고, 상기 분리된 케이싱의 외부로 돌출된 지지부 및 상기 지지부를 연결하고 그 중앙부에 적어도 하나의 절곡부를 가지는 연결부를 포함할 수 있다.
상기 열팽창흡수부재는 상기 분리된 케이싱의 상기 각각의 단부가 삽입되는 삽입홀을 가지며, 상기 분리된 케이싱과 다른 열팽창계수를 가지도록 구성될 수 있으며, 상기 열팽창 흡수 부재는 상기 분리 케이싱 보다 낮은 열팽창계수를 가지는 재료를 포함할 수 있다.
상기 분리된 케이싱의 상기 각각의 단부가 열팽창에 의해 신장 시 슬라이딩 가능하도록 상기 삽입홀에 삽입된 상기 각각의 단부의 길이보다 길게 형성될 수 있다.
상기 케이싱은 상기 가스가 수평으로 흐르도록 구성되거나, 상기 가스가 수직으로 흐르도록 구성되거나, 상기 케이싱은 상기 가스가 수평 및 수직으로 흐르도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 관점을 따르면, 단위 관체로서 다수의 전열관을 준비하는 단계, 상기 전열관의 길이방향과 직교하게 배치되는 적어도 하나의 전열관 지지판에 상기 다수의 전열관을 삽입하여 전열관군을 형성하는 단계, 상기 전열관 지지판에 의해 일체화된 상기 전열관군을 케이싱 내에 배치하되, 상기 케이싱 내부에 상기 가스 흐름 방향과 직교되게 다수의 전열관을 신장되게 배치하는 단계, 및 상기 전열관 지지판을 상기 케이싱의 내부와 결합하여 상기 케이싱의 내압에 대항하도록 구성된 배열 회수 보일러의 제조방법이 제공된다.
상기 전열관 지지판 및 상기 케이싱의 내면과 결합은 용접에 의할 수 있다.
상기 전열관 지지판은 연결장치를 매개로 상기 케이싱의 내부와 연결될 수 있다.
상기 케이싱은 적어도 2개의 분리된 케이싱을 포함하고, 상기 분리된 케이싱은 열팽창 흡수가 가능하게 결합될 수 있다.
상기 분리된 케이싱은 상기 케이싱의 길이 방향을 따라 유동 가능한 열팽창 흡수 부재를 매개로 연결될 수 있다.
상기 분리된 케이싱의 각각의 단부는 열팽창 시 열팽창 흡수 부재 내에서 슬라이딩 가능케 지지될 수 있다.
상기 분리된 케이싱 및 상기 열팽창 흡수 부재는 서로 다른 열팽창 계수를 가질 수 있으며, 상기 열팽창 흡수 부재의 상기 열팽창 계수는 상기 분리된 케이싱 보다 작게 구성할 수 있다.
상기 케이싱은 상기 가스가 수평 또는 수직으로 흐르도록 배치하거나, 상기 가스가 수평 및 수직으로 혼합되어 흐르도록 배치될 수 있다.
본 발명을 따르면, 전열관을 지지하는 전열관 지지판을 케이싱의 내면에 용접에 의해 결합함에 따라 케이싱의 내압을 견디도록 구성하여 케이싱의 외부 벽면에 벅스테이를 설치하는 것을 대신할 수 있다. 그 결과 배열 회수 보일러의 지지 구조를 단순화하고 중량을 감소시킬 수 있다.
본 발명을 따르면, 케이싱의 결합부를 열팽창량 흡수가 가능토록 개선하여 가스 터빈 등의 운전/정지가 빈번할 경우 케이싱이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예를 따른 수직형 배열 회수 보일러의 구조를 개략적으로 도시한 전체 구성도이다.
도 2는 도 1의 선 Ⅱ-Ⅱ를 따를 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예를 따라 전열관 지지판이 연결장치를 매개로 케이싱에 연결된 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 선 Ⅳ-Ⅳ를 따른 단면도이다.
도 5는 도 1의 Ⅴ표시부의 확대도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예를 열팽창 흡수 부재의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예를 따른 수평형 배열 회수 보일러의 구조를 개략적으로 도시한 전체 구성도이다.
도 8은 도 7의 선 Ⅷ-Ⅷ을 따른 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예를 혼합형 배열 회수 보일러의 구조를 개략적으로 도시한 전체 구성도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예를 따른 배열 회수 보일러의 제조 방법을 도시한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예를 따른 수직형 배열 회수 보일러의 구조를 개략적으로 도시한 전체 구성도이고, 도 2는 도 1의 선 Ⅱ-Ⅱ를 따를 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 수직형 배열 회수 보일러(1)는 배기 가스가 하방향에서 상방향을 따라 수직으로 흐르도록 구성된 케이싱(11)을 포함한다.
케이싱(11)은 가스터빈(미도시)의 배기가스가 도입되는 가스유입구(13) 및 배기가스를 대기로 방출하는 가스토출구(14)를 포함한다.
케이싱(11)의 내부에는 각각 절탄기, 증발기 또는 과열기 등의 열교환부를 구성하는 복수의 전열관군(15)이 설치된다.
전열관군(15)은 가스 흐름 방향과 직교되게 신장된 복수의 전열관들(15a)로 구성된다. 전열관(15a)은 케이싱(11) 내에서 실질적으로 가로로 배치되고 그 내부로 유동 매체가 관류하도록 구성된다.
복수의 전열관들(15a)은 복수의 전열관 지지판(16)에 의해 지지된다. 전열관 지지판(16)은 전열관(15a)의 축 방향과 직교되고, 일정 간격을 두고 복수개가 배치되어 복수의 전열관(15a)을 지지하도록 구성될 수 있다.
전열관 지지판(16)은 각각의 전열관군(15)을 별도로 지지하도록 마련되고, 이 경우 각각의 전열관군(15)의 사이에 별도의 연결부재(19)를 마련하여 전열관 지지판(16)을 연결하도록 구성할 수 있다.
이와 같이 각각의 전열관군(15)을 지지하는 전열관 지지판(16)의 상단은 지지보(18)에 연결되어 전열관군(15)이 지지보(18)에 메달리는 형태로 지지될 수 있다.
전열관 지지판(16)은 케이싱(11)의 내면에 결합되어 케이싱(11)의 내압을 지탱하도록 할 수 있다. 전열관 지지판(16)은 용접(W)에 의하여 케이싱(11)의 내면에 직접 결합될 수 있다.
이와 같이 전열관 지지판(16)을 케이싱(11)의 내면에 결합함에 따라 케이싱(11) 내부로 고열의 배기가스가 통과하면서 열팽창에 의해 케이싱(11)에 가해지는 내압에 대하여 견딜 수 있도록 한다.
따라서, 별도의 외부 벅스테이를 채용하지 않더라도 케이싱(11) 보강 기능을 수행할 수 있고, 그 결과 케이싱(11)의 보강구조의 단순화 및 중량을 크게 줄일 수 있게 된다.
벅스테이 기능을 위하여 전열관 지지판(17)을 케이싱(11)의 내면에 결합시키는 구조와 케이싱(11)의 외부 측벽에 외부 벅스테이를 병행할 수 있다. 이 경우에 있어서도, 온전히 외부 벅스테이 만을 채용한 종래의 보일러와 비교하여 벅스테이 구조물을 단순화할 수 있고, 중량 감소효과를 얻을 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예를 따라 전열관 지지판(16)이 연결장치를 매개로 케이싱에 연결된 상태를 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3의 선 Ⅳ-Ⅳ를 따른 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 전열관 지지판(16)은 연결장치(50)를 통해 케이싱(11)에 결합될 수 있다.
연결장치(50)는 전열관 지지판(16)의 가장 자리에 연결된 연결탭(51) 및 연결탭(51)을 관통하여 케이싱(11)에 고정적으로 연결된 고정부재(53)를 포함할 수 있다.
연결탭(51)은 고정부재(53)를 중심으로 대략 십자형으로 교차된 두 개의 장공홀(51a, 51b)을 포함할 수 있다. 연결탭(51)은 금속성 재질을 포함할 수 있다.
이러한 구성을 통하여 배열 회수 보일러가 운전되는 동안, 고온의 배기 가스에 의해 케이싱(11)은 열팽창되어 내압이 걸리게 된다. 이때, 케이싱(11)은 연결장치(50)를 통해 전열관 지지판(16)에 지지되어 부풀어짐이 억제된다.
한편, 연결장치(50)의 연결탭(51)은 고정부재(51)에 전열관 지지판(16)의 폭방향 및 길이 방향을 따라 유동가능하여 케이싱(11), 연결탭(51), 전열관 지지판(16)의 열팽창률 차를 흡수할 수 있다. 또한, 연결탭(51)이 유동가능하여 전열관(15a)을 통과하는 유동매체가 가열되어 증기가 발생되는 동안 발생되는 진동 흡수 기능도 함께 수행할 수 있다.
도 5는 도 1의 Ⅴ표시부의 확대도이다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 케이싱(11)은 적어도 2개의 분리된 케이싱(11a,11b)을 포함할 수 있다. 분리된 케이싱(11a,11b)은 금속성 재료로 형성되어 고온의 배기가스에 의해 열팽창 될 수 있다.
이러한 열팽창을 고려하여 분리된 케이싱(11a,11b)은 열팽창 흡수 부재(100)를 매개로 연결될 수 있다. 열팽창 흡수 부재(100)는 분리된 케이싱(11a,11b)의 열팽창성을 완화하기 위하여 유동성을 갖도록 구성된다.
열팽창 흡수 부재(100)는 분리된 케이싱(11a,11b)의 각 단부에 결합되고, 분리된 케이싱(11a,11b)의 외부로 돌출된 지지부(110) 및 지지부(110) 사이에 연결되고 그 중앙부에 적어도 하나의 절곡부(121)를 갖는 연결부(120)를 포함할 수 있다.
배열 회수 보일러(1)가 운전하여 분리된 케이싱(11a,11b)이 열팽창되어 변형이 발생되면, 절곡부(121)를 중심으로 연결부(120)가 수축된다. 이와 같이 케이싱(11)은 열팽창 시 수축 가능한 연결부(120)에 의해 열팽창률이 흡수되어 크랙이 생기는 것과 같은 파손이 일어나지 않게 된다.
연결부(120)는 도시된 바와 같이 절곡부(121)를 포함하여 V자 형상을 가질 수 있다. 또한, 연결부(120)는 벨로즈 형태와 같이 다수의 주름부를 포함하거나 U자형과 같이 다양하게 형상 변경가능하다.
열팽창 흡수 부재(100)는 케이싱(11)의 수직 방향을 따라 다수개로 배치될 수 있다. 이 경우, 케이싱(11) 내부에 배치된 전열관군(15)을 통과하면서 배기가스가 열교환되어 케이싱(11)의 가스토출구(14)로 갈수록 케이싱(11)에 가해지는 열응력이 줄어든다. 이러한 점을 고려하여 열팽창 흡수 부재(100)의 구조 및 재질들을 변경 적용할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예를 따른 열팽창 흡수 부재의 구성을 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 상기 열팽창 흡수 부재(200)는 분리된 케이싱(11a,11b)의 각각의 단부가 삽입되는 삽입홀(210)을 가지며, 분리된 케이싱(11a,11b)과 다른 열팽창계수를 가지도록 구성될 수 있다.
열팽창 흡수 부재(200)는 분리된 케이싱(11a,11b)보다 낮은 열팽창계수를 가지는 재료를 포함할 수 있다. 분리된 케이싱(11a,11b)의 각각의 단부가 열팽창에 의해 신장 시 슬라이딩 가능하도록 삽입홀(210)에 삽입된 각각의 단부의 길이 보다 길게 형성됨이 바람직하다.
본 실시 예에서와 같이 가스가 수직 방향으로 흐르는 수직 배열 회수 보일러의 경우 케이싱(11a) 및 열팽창 흡수 부재(200)의 자중에 의해 삽입홀(210)과 분리된 케이싱(11a,11b)의 각 단부와의 갭을 유지시키는 것이 요구될 것이다.
이와 같은 갭의 유지는 별도의 지지구조물, 예컨대, 케이싱(11)의 내면과 전열관 지지판(16)이 결합되는 구조 또는 케이싱(11)의 외벽에 설치되는 지지 구조물 등에 의할 수 있다.
배열 회수 보일러(1)가 운전하여 분리된 케이싱(11a,11b)이 열팽창되어 화살표 방향을 따라 변형이 발생되면, 분리된 케이싱(11a,11b)의 단부는 열팽창 흡수 부재(200)의 삽입홀(210)을 통해 슬라이딩되어 응력이 흡수된다.
이때, 열팽창흡수부재(200)의 열팽창 계수는 분리된 케이싱(11a,11b)의 열팽창 계수보다 상대적으로 낮은 열팽창 계수를 가지는 재료를 포함하여 팽창된 케이싱(11a,11b)의 단부가 슬라이딩 되어 응력이 흡수되는 동작이 원활히 이루어지도록 할 수 있다.
열팽창흡수부재(200)는 금속재료로 이루어지는 분리된 케이싱(11a,11b)의 자중 및 배기가스의 고온의 열에 충분히 견딜 수 있는 고강도, 고내열성 재질로 형성됨이 바람직하다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예를 따른 수평형 배열 회수 보일러의 구조를 개략적으로 도시한 전체 구성도이고, 도 8은 도 7의 선 Ⅷ-Ⅷ을 따른 단면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 수평 배열 회수 보일러(2)는 배기 가스가 수평 방향으로 흐르도록 구성된 케이싱(21)을 포함한다.
케이싱(21)은 가스터빈(미도시)의 배기가스가 도입되는 가스유입구(23) 및 배기가스를 대기로 방출하는 가스토출구(24)을 포함한다.
케이싱(21)의 내부에는 각각 절탄기, 증발기 또는 과열기 등의 열교환부를 구성하는 복수의 전열관군(25)이 설치된다.
전열관군(25)은 가스 흐름 방향과 직교되게 신장된 복수의 전열관(25a)으로 구성되고, 복수의 전열관(25a)은 복수의 전열관 지지판(26)에 의해 지지된다. 전열관군(25)은 케이싱(21)의 내부에서 실질적으로 수직으로 세워진 상태로 배치된다.
전열관 지지판(26)은 앞서 설명된 전열관 지지판(16)과 같이 용접에 의해 케이싱(21) 내면에 직접 연결되거나, 별도의 연결장치에 의해 연결될 수 있다. 이와 관련된 설명은 도 2 내지 도 4의 실시 예와 동일하므로 중복된 설명은 생략한다.
케이싱(21)은 적어도 2개의 분리된 케이싱을 포함할 수 있으며, 열팽창 흡수 부재에 열팽창 흡수가 가능토록 연결될 수 있다. 이러한 연결구조는 위에서 설명한 분리된 케이싱(11a,11b)의 연결 구조와 동일하므로 그에 대한 설명은 생략한다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예를 혼합형 배열 회수 보일러의 구조를 개략적으로 도시한 전체 구성도이다.
도 9를 참조하면, 혼합형 배열 회수 보일러(3)는 배기 가스가 수평 방향 및 수직 방향으로 흐르도록 구성된 케이싱(31)을 포함한다.
케이싱(31)은 가스터빈(미도시)의 배기가스가 도입되는 가스유입구(33) 및 배기가스를 대기로 방출하는 가스토출구(34)를 포함한다.
케이싱(31)의 가스유입구(33) 측에는 전열관군(35)이 실질적으로 수직으로 배치되어 수평으로 흐르는 배기 가스와 열교환을 이루도록 구성되고, 가스토출구(34) 측에는 전열관군(35)이 실질적으로 수평으로 배치되어 아래 방향에서 상방향으을 따라 수직 방향으로 흐르는 배기 가스와 열교환을 이루도록 구성될 수 있다.
전열관군(35)들은 전열관 지지판(36)에 의해 일체로 묶어지고, 전열관 지지판(36) 및 케이싱(31)과의 결합구조는 위에서 설명된 전열관 지지판(16,26)의 구성과 실질적으로 동일하다. 따라서, 그에 대한 중복된 설명은 생략한다.
한편, 케이싱(31) 또한 적어도 2개의 분리된 케이싱을 포함할 수 있으며 열팽창 흡수 부재에 열팽창 흡수가 가능토록 연결될 수 있다. 이러한 연결구조는 위에서 설명한 분리된 케이싱(11a,11b)의 연결 구조와 동일하므로 그에 대한 설명은 생략한다.
혼합형 배열 회수 보일러(3)는 수직형 배열 회수 보일러(1) 및 수평형 배열 회수 보일러(2)의 이점을 취할 수 있게 된다.
수직형 배열 회수 보일러(1)에서는 내부 구성요소들이 수직으로 배열되기 때문에 보일러 내의 공간 활용을 극대화시켜 수평형에 비해 보일러의 점유면적이 매우 작아지는 이점이 있고, 행거 지지대에 의해 보일러의 열팽창 현상을 어느 정도 흡수할 수 있으며, 보일러의 보수와 검사를 할 때 비계가 필요 없으므로 보수와 검사가 용이해지며, 설치비용과 가동비용의 면에서 경제적이다.
반면, 수직형 배열 회수 보일러(1)는 내부 구성요소들을 행거 지지대에 의해 의존해야 하므로 수평형에 비해 보일러의 지지가 어려움이 있다.
혼합형 배열 회수 보일러(3)는 수직형 및 수평형 배열 회수 보일러의 장점을 살리고, 단점을 줄이는 구조를 취할 수 있어 보일러의 효율을 높이고, 운행성능을 향상시킬 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예를 따른 배열 회수 보일러의 제조 방법을 도시한 순서도이다.
도 1 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예를 따른 배열 회수 보일러의 제조 방법은 전열관 준비 단계(S10), 전열관군 형성 단계(S30), 케이싱(11)내에 전열관군을 배치하는 단계(S50), 및 전열관 지지판(16)을 케이싱(11)의 내면에 결합하는 단계(S70)를 포함한다.
전열관 준비 단계(S10)는 단위 관체로서의 전열관(15a)을 복수개 준비하는 것을 포함한다.
전열관군 형성 단계(S30)는 단위 관체로서 준비된 전열관(15a)을 전열관 지지판(16)에 삽입하여 적어도 하나의 전열관군을 형성하는 것을 포함한다.
이때, 전열관 지지판(16)은 전열관(15a)의 길이 방향을 따라 일정 간격을 두고 복수개가 마련될 수 있다.
전열관 지지판(16)에 삽입된 전열관(15a)의 양단에는 복수의 전열관(15a)들과 공통으로 연결되는 헤더파이프(미도시)가 추가로 설치될 수 있다.
케이싱(11) 내에 전열관군을 배치하는 단계(30)는 전열관 지지판(16)을 통해 다수의 전열관(15a)이 삽입되어 일체화된 적어도 하나의 전열관군(15)을 로딩장치(미도시)를 이용해 미리 준비된 케이싱(11)의 내부로 삽입하여 일정위치로 배치한다.
전열관 지지판(16)은 도 1과 같이 각각의 전열관군(15)별로 묶도록 구성될 수 있다. 이와 같이 각각의 전열관군(15)이 각각의 전열관 지지판(16)에 의해 일체화된 경우에는 각각의 전열관군(15) 사이에 연결부재(19)가 채용되어 각각의 전열관군(15)과 결합된 전열관 지지판(16)은 수직으로 연결된다.
이와 같이 연결된 전열관 지지판(16)의 최상단은 지지보(18)에 지지되어 다수의 전열관군(15)들이 케이싱(11)의 내부에 수직으로 메달린 형태를 이룬다.
전열관 지지판(16)을 케이싱(11)의 내면에 결합하는 단계(S70)에서 전열관 지지판(16)은 케이싱(11)의 내면에 용접에 의해 직접 연결될 수 있다. 또한, 전열관 지지판(16)은 별도의 연결장치(50, 도 3,4참조)를 통해 케이싱(11)의 내면에 간접적으로 연결될 수 있다.
이와 같이 결합되는 전열관 지지판(16)은 다수의 전열관(15a)을 지지하는 역할을 수행함과 동시에 케이싱(11)의 내면에 용접됨에 의하여 열교환 시 케이싱(11)이 팽창되어 케이싱(11)에 가해지는 내압에 대항하여 케이싱(11)을 지지한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 케이싱 내에 전열관군을 배치하는 단계(30)에서 미리 준비된 케이싱(11)은 적어도 2개의 분리된 케이싱(11a,11b)을 포함하고, 분리된 케이싱(11a,11b)의 사이에 케이싱(11a,11b)의 열팽창률을 흡수 가능케 연결하는 열팽창 흡수 부재(100,200)를 포함하도록 준비될 수 있다.
이와 같은 제조 방법에 의해 케이싱 보강 구조가 간단하고, 케이싱 연결 구조가 개선된 배열 회수 보일러를 제작 가능하게 된다.
상술한 보일러 제조 방법에 관한 설명에 있어서, 수직형 배열 회수 보일러를 일 예로 설명하였으나, 전열관군을 케이싱의 내부에 지지하는 구조에 있어서 차이점이 있을 뿐 나머지 공정들은 실질적으로 유사하므로 수평형 및 혼합형 배열 회수 보일러의 제조 방법에 관한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술하는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술하는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
1: 수직형 배열 회수 보일러 2: 수평형 배열 회수 보일러
3: 혼합형 배열 회수 보일러 11,21,31: 케이싱
11a,11b: 분리된 케이싱 13,23,33 : 가스 유입구
14,24,34: 가스 토출구 15,25,35: 전열관군
15a, 25a: 전열관 16,26: 전열관 지지판
50: 연결장치 51: 연결탭
53: 고정부재 51a,51b: 장공홀
100,200: 열팽창 흡수 부재 110: 지지부
120: 연결부 121: 절곡부
210: 삽입홀

Claims (25)

  1. 가스가 흐르는 유로를 형성하는 케이싱;
    상기 케이싱 내부에 상기 가스의 흐름 방향과 직교되게 뻗은 다수의 전열관으로 구성된 적어도 하나의 전열관군; 및
    상기 전열관의 길이 방향과 직교하며, 상기 전열관이 관통 삽입되어 상기 전열관군을 지지하는 전열관 지지판;
    을 포함하며,
    상기 전열관 지지판은 상기 케이싱 내부에 결합되어 상기 케이싱의 내압에 대항하도록 구성되고,
    상기 전열관 지지판의 가장 자리는 연결 장치를 통하여 상기 케이싱의 내부 측부에 연결되고, 상기 연결 장치는 상기 케이싱에 대하여 유동 가능하게 결합되도록 구성된 배열 회수 보일러.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연결장치는
    상기 전열관 지지판의 가장 자리에 연결된 연결탭; 및
    상기 연결탭을 관통하여 상기 케이싱에 고정적으로 연결된 고정부재
    를 포함하는 배열 회수 보일러.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 연결탭은 상기 고정부재를 중심으로 상기 전열관 지지판의 길이 및 폭방향을 따르는 장공홀을 포함하는 배열 회수 보일러.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 케이싱은 적어도 2개의 분리된 케이싱을 포함하고,
    상기 분리된 케이싱은 열팽창에 의한 변형을 흡수할 수 있는 열팽창 흡수부재를 매개로 연결된 배열 회수 보일러.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 열팽창 흡수 부재는 상기 케이싱의 길이 방향을 따라 상기 분리된 케이싱의 각각의 단부에 연결된 배열 회수 보일러.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 열팽창 흡수 부재는
    상기 분리된 케이싱의 각각의 단부와 결합되고, 상기 분리된 케이싱의 외부로 돌출된 지지부; 및
    상기 지지부를 연결하고 그 중앙부에 적어도 하나의 절곡부를 가지는 연결부
    를 포함하는 배열 회수 보일러.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 열팽창 흡수 부재는 상기 분리된 케이싱의 각각의 단부가 삽입되는 삽입홀을 가지며,
    상기 분리된 케이싱과 다른 열팽창계수를 가지도록 구성된 배열 회수 보일러.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 열팽창 흡수 부재는 상기 분리 케이싱 보다 낮은 열팽창계수를 가지는 재료를 포함하는 배열 회수 보일러.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 분리된 케이싱의 상기 각각의 단부가 열팽창에 의해 신장 시 슬라이딩 가능하도록 상기 삽입홀에 삽입된 상기 각각의 단부의 길이보다 길게 형성된 배열 회수 보일러.
  12. 제1항, 제4항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 케이싱은 상기 가스가 수평으로 흐르도록 구성된 배열 회수 보일러.
  13. 제1항, 제4항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 케이싱은 상기 가스가 수직으로 흐르도록 구성된 배열 회수 보일러.
  14. 제1항, 제4항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 케이싱은 상기 가스가 수평 및 수직으로 흐르도록 구성된 배열 회수 보일러.
  15. 단위 관체로서 다수의 전열관을 준비하는 단계;
    상기 전열관의 길이방향과 직교하게 배치되는 적어도 하나의 전열관 지지판에 상기 다수의 전열관을 삽입하여 전열관군을 형성하는 단계;
    상기 전열관 지지판에 의해 일체화된 상기 전열관군을 가스가 흐르는 케이싱 내에 배치하되, 상기 케이싱 내부에 상기 가스의 흐름 방향과 직교되게 다수의 전열관을 신장되게 배치하는 단계; 및
    상기 전열관 지지판을 상기 케이싱의 내부와 결합하여 상기 케이싱의 내압에 대항하도록 구성되고,
    상기 전열관 지지판을 상기 케이싱의 내부에 결합하는 단계는 상기 전열관 지지판의 가장 자리를 연결 장치를 통하여 상기 케이싱의 내부 측부에 결합하고, 상기 연결 장치를 상기 케이싱에 대하여 유동 가능하게 구성하는 것을 포함하는 배열 회수 보일러의 제조방법.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제15항에 있어서,
    상기 케이싱은 적어도 2개의 분리된 케이싱을 포함하고,
    상기 분리된 케이싱은 열팽창 흡수 부재를 매개로 결합되는 배열 회수 보일러의 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 열팽창 흡수 부재는 상기 분리된 케이싱을 상기 케이싱의 길이 방향을 따라 유동 가능하게 지지하도록 구성된 배열 회수 보일러의 제조 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 분리된 케이싱의 각각의 단부는 열팽창 시 열팽창 흡수 부재 내에서 슬라이딩 가능케 지지되는 배열 회수 보일러의 제조 방법
  21. 제18항에 있어서,
    상기 분리된 케이싱 및 상기 열팽창 흡수 부재는 서로 다른 열팽창 계수를 가지는 배열 회수 보일러의 제조 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 열팽창 흡수 부재의 상기 열팽창 계수는 상기 분리된 케이싱 보다 작게 구성하는 배열 회수 보일러의 제조 방법.
  23. 제15항, 제18항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 케이싱은 상기 가스가 수평으로 흐르도록 배치되는 배열 회수 보일러의 제조 방법.
  24. 제15항, 제18항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 케이싱은 상기 가스가 수직으로 흐르도록 배치되는 배열 회수 보일러의 제조 방법.
  25. 제15항, 제18항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 케이싱은 상기 가스가 수평 및 수직으로 흐르도록 배치되는 배열 회수 보일러의 제조 방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160104496A (ko) * 2015-02-26 2016-09-05 주식회사 한종이엔지 폐열 회수 보일러 케이싱의 균열 방지를 위한 열 변형 흡수설비
KR20200128078A (ko) * 2018-03-27 2020-11-11 카와사키 주코교 카부시키 카이샤 열교환 장치

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59148906U (ja) * 1983-03-25 1984-10-04 三菱重工業株式会社 排ガスボイラ
JPH07269803A (ja) * 1994-03-30 1995-10-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 排ガスボイラ
JPH08296807A (ja) * 1995-04-24 1996-11-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 竪流れ型ボイラの支持装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59148906U (ja) * 1983-03-25 1984-10-04 三菱重工業株式会社 排ガスボイラ
JPH07269803A (ja) * 1994-03-30 1995-10-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 排ガスボイラ
JPH08296807A (ja) * 1995-04-24 1996-11-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 竪流れ型ボイラの支持装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160104496A (ko) * 2015-02-26 2016-09-05 주식회사 한종이엔지 폐열 회수 보일러 케이싱의 균열 방지를 위한 열 변형 흡수설비
KR101712917B1 (ko) 2015-02-26 2017-03-08 주식회사 한종이엔지 폐열 회수 보일러 케이싱의 균열 방지를 위한 열 변형 흡수설비
KR20200128078A (ko) * 2018-03-27 2020-11-11 카와사키 주코교 카부시키 카이샤 열교환 장치
KR102450401B1 (ko) * 2018-03-27 2022-10-04 카와사키 주코교 카부시키 카이샤 열교환 장치

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