KR101682229B1 - 폐기열 회수 열교환기 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 형태인 폐기열 회수 열교환기는, 보일러에서 연소되는 배기가스의 열에너지를 회수하여 물을 가열시키는 폐기열 회수 열교환기에 있어서, 배기가스 유입구가 형성된 하부판; 상기 배기가스 유입구와 대향된 위치에 배기가스 배출구가 형성된 상부판; 복수개의 관통공인 일측 관통공이 형성된 제1측판; 상기 제1측판과 마주보며 대향된 플레이트판으로서, 상기 일측 관통공과 대향된 위치에 복수개로 형성된 타측 관통공이 형성된 제2측판; 상기 제1측판과 제2측판을 잇는 제3측판 및 제4측판; 및 유체가 흐르는 티타늄 재질의 튜브관으로서, 일측 관통공과 상기 일측 관통공과 대향된 타측 관통공 사이를 각각 평행하게 연결하는 복수개의 열교환 튜브;를 포함할 수 있다.

Description

폐기열 회수 열교환기{Heat exchanger using waste heat}
본 발명은 폐기열 회수 열교환기로서, 보일러에서 발생되는 배기가스의 폐기열을 회수하여 열교환하는 폐기열 회수 열교환기에 관한 것이다.
보일러에서 연소되는 배기가스는 약 200℃~250℃의 온도로 배출되어 대기중에 버려짐으로써 열 손실이 매우 많이 발생한다. 이러한 고온의 배기가스로 인한 열손실은 약 10%~20%정도 이므로 보일러의 효율은 80% 이하로 낮아진다.
이에, 폐기열 회수 시스템을 이용하여, 보일러 가동 후 발생된 배기가스를 이용하여 열에너지를 회수하여 급탕 또는 난방에 활용한다. 이와 같이 폐기열 회수 시스템이란, 보일러 가동 후 발생된 배기가스를 이용하여 급탕 또는 난방에 활용하는 시스템으로서, 보일러를 가동하면 고온의 배기가스가 굴뚝으로 방출되어 대기로 버려지는데, 폐기열 회수 열교환기를 이용하여 열 교환을 통하여 열에너지를 회수하여 급탕이나 난방에 활용하는 시스템이다.
도 1에 도시한 바와 같이 보일러연도와 배기가스 출구 사이에 전열 효율이 우수한 폐기열 회수 시스템을 설치함으로써, 200℃~250℃의 고온의 배기가스를 냉수(약 10℃~15℃)와 대향류로 열교환하여 폐기열을 회수하고 약 40℃~50℃ 온도로 낮아진 배기가스를 연도로 배출하여 연료비를 절감할 수 있게 된다.
그런데 일반적으로 보일러에서 연소 반응 시에 유황 성분에 의한 아황산가스가 생성되어 산소와 결합되어, 무수황산을 만들고 다시 수분과 반응하여 황산으로 되는데, 이러한 황산은 부식성이 매우 강하여 재료를 부식시켜 사용 수명을 단축(특히, 170℃ 이하에서 저온 부식 발생)시킨다.
따라서 황성분을 포함한 연료를 사용하는 보일러는 저온 부식을 우려하여 저온 부식점 170℃ 이상의 배기가스 배출을 당연시하여, 결국, 170℃ 이하 배기가스 폐기열을 미회수하기 때문에 폐기열 회수에 제한을 가지는 문제가 있다.
한국등록특허 10-1198238호
본 발명의 기술적 과제는 보일러의 배기가스로 인한 부식이 발생되지 않는 재질의 열교환 튜브를 가지는 폐기열 회수 열교환기를 제공하는데 있다. 또한 본 발명의 기술적 과제는 부식되지 않는 재질의 열교환 튜브를 용접으로 고정 불가능한 문제를 해결하는데 있다.
본 발명의 실시 형태인 폐기열 회수 열교환기는, 보일러에서 연소되는 배기가스의 열에너지를 회수하여 물을 가열시키는 폐기열 회수 열교환기에 있어서, 배기가스 유입구가 형성된 하부판; 상기 배기가스 유입구와 대향된 위치에 배기가스 배출구가 형성된 상부판; 복수개의 관통공인 일측 관통공이 형성된 제1측판; 상기 제1측판과 마주보며 대향된 플레이트판으로서, 상기 일측 관통공과 대향된 위치에 복수개로 형성된 타측 관통공이 형성된 제2측판; 상기 제1측판과 제2측판을 잇는 제3측판 및 제4측판; 및 유체가 흐르는 티타늄 재질의 튜브관으로서, 일측 관통공과 상기 일측 관통공과 대향된 타측 관통공 사이를 각각 평행하게 연결하는 복수개의 열교환 튜브;를 포함할 수 있다.
상기 열교환 튜브는, 일끝단이 상기 일측 관통공에 삽입된 후 확관되어 상기 제1측판에 고정되며, 타끝단이 상기 타측 관통공에 삽입된 후 확관되어 상기 제2측판에 고정됨을 특징으로 할 수 있다.
보일러의 용량에 따라서 유체가 공급되는 열교환 튜브들이 복수개 섹션으로 그룹핑되어 있음을 특징으로 할 수 있다.
또한 본 발명의 실시 형태인 폐기열 회수 열교환기 제작 방법은, 보일러에서 연소되는 배기가스의 열에너지를 회수하여 물을 가열시키는 하부판, 상부판, 제1측판, 제2측판, 제3측판, 및 제4측판의 하우징으로 된 폐기열 회수 열교환기를 제작하는 폐기열 회수 열교환기 제작 방법에 있어서, 상기 하부판에 배기가스 유입구를 형성하는 배기가스 유입구 형성 과정; 상기 상부판에 상기 배기가스 유입구와 대향된 위치에 배기가스 배출구를 형성하는 배기가스 배출구 형성 과정; 복수개의 관통공인 일측 관통공을 상기 제1측판에 복수개 형성하는 일측 관통공 형성 과정; 상기 일측 관통공과 대향된 위치에 복수개로 형성된 타측 관통공을 상기 제2측판에 복수개 형성하는 타측 관통공 형성 과정; 복수개의 관통공인 일측 관통공이 형성된 제1측판에, 티타늄 재질의 열교환 튜브의 일끝단을 확관하여 고정시키는 열교환 튜브 일끝단 확관 고정 과정; 상기 일측 관통공과 대향된 위치에 복수개로 형성된 타측 관통공이 형성된 제2측판에, 상기 열교환 튜브의 타끝단을 확관하여 고정시키는 열교환 튜브 타끝단 확관 고정 과정; 및 상기 하부판, 상부판, 제1측판, 제2측판, 제3측판, 및 제4측판을 서로 결합시키는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 열교환 튜브 일끝단 확관 고정 과정은, 복수개의 관통공인 일측 관통공이 형성된 제1측판에, 티타늄 재질의 열교환 튜브의 일끝단을 삽입하는 과정; 및 상기 일끝단의 내부에 설정된 크기의 확관 압력을 가하여 열교환 튜브의 일끝단의 둘레를 확장시킴으로써, 일끝단의 외경이 상기 일측 관통공의 둘레를 가압하여 고정시키는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 열교환 튜브 타끝단 확관 고정 과정은, 상기 일측 관통공과 대향된 위치에 복수개로 형성된 타측 관통공이 형성된 제2측판에, 상기 열교환 튜브의 타끝단을 삽입하는 과정; 및 상기 타끝단의 내부에 설정된 크기의 확관 압력을 가하여 열교환 튜브의 타끝단의 둘레를 확장시킴으로써, 타끝단의 외경이 상기 타측 관통공의 둘레를 가압하여 고정시키는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 열교환 튜브 타끝단 확관 고정 과정과 상기 열교환 튜브 타끝단 확관 고정 과정은, 동일한 열교환 튜브를 대상으로 동일한 확관 압력으로서 동시에 이루어짐을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1측판과 제2측판은 금속 철판의 재질로서, 상기 금속 철판의 변형을 가져오는 변형 압력보다 낮은 압력을 가지는 확관 압력으로서 가압함을 특징으로 할 수 있다.
상기의 어느 하나의 폐기열 회수 열교환기 제작 방법에 의해 제작되는 폐기열 회수 열교환기를 구현할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면 티타늄 재질의 열교환 튜브를 폐기열 회수 열교환기에 적용함으로써, 열교환 튜브의 부식 방지와 함께 열교환기의 열효율을 일정하게 유지할 수 있다. 따라서 본 발명의 폐기열 회수 열교환기가 적용되는 폐기열 회수 시스템에서는 연료 절감 효과를 극대화할 수 있으며, 나아가 온수가열에서 낮은 냉수를 급수하여 가열하므로 열교환기의 입출구 온도차를 크게 할 수 있어 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 폐기열 회수 열교환 시스템의 개념을 설명한 그림.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 폐기열 회수 교환 시스템을 도시한 그림.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 폐기열 회수 교환기를 도시한 그림.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 복수개의 일측 관통공이 형성된 제1측판을 도시한 그림.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제1측판과 제2측판 사이에 평행하게 배치된 복수개의 열교환 튜브를 도시한 그림.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 복수개의 일측 관통공이 복수개의 섹션으로 그룹핑된 모습을 도시한 그림.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 폐기열 회수 열교환 제작 과정을 도시한 플로차트.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 제1측판에 일측 관통공이 형성된 모습을 도시한 그림.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 제1측판의 일측 관통공에 열교환 튜브의 일끝단이 삽입된 모습을 도시한 그림.
도 10는 본 발명의 실시예에 따라 일측 관통공에 삽입된 열교환 튜브의 일끝단을 확관시키는 모습을 도시한 그림.
이하, 본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은, 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 폐기열 회수 교환 시스템을 도시한 그림이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 폐기열 회수 교환기를 도시한 그림이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 복수개의 일측 관통공이 형성된 제1측판을 도시한 그림이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제1측판과 제2측판 사이에 평행하게 배치된 복수개의 열교환 튜브를 도시한 그림이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따라 복수개의 일측 관통공이 복수개의 섹션으로 그룹핑된 모습을 도시한 그림이다.
폐기열 회수 교환 시스템은, 폐기열 회수 열교환기(100), 보일러(200), 및 저탕조(300)를 구비한다.
도 2에 도시한 바와 같이 보일러(200)에서 연료가 연소되어 200℃~250℃의 고온의 배기가스 배출되면, 폐기열 회수 열교환기(100)에서 저탕조(300)에서 제공되는 냉수(약 10℃~15℃)와 열교환함으로써 폐기열을 회수하고 약 40℃~50℃ 온도로 낮아진 배기가스를 배출하고, 가열된 온수는 저탕조(300) 또는 난방에 사용된다. 여기서 저탕조(300)는, 물 등의 유체가 저장되는 유체 보관 수조이다.
본 발명의 폐기열 회수 열교환기(100)를 도 3에 도시하였는데, 보일러(200)에서 연소되는 배기가스의 열에너지를 회수하여 물을 가열시키는 폐기열 회수 열교환기(100)는, 하부판(114), 상부판(113), 제1측판(111), 제2측판(112), 제3측판(115), 제4측판(116), 및 열교환 튜브(120)를 구비한다. 이밖에 유체 혼합용 헤더(130)를 더 구비할 수 있다.
하부판(114)은 폐기열 회수 열교환기(100)의 하부면의 플레이트판으로서, 배기가스 유입구가 형성된다. 배기가스 유입구를 통하여 보일러(200)에서 발생된 고온의 배기가스가 폐기열 회수 열교환기(100)의 내부로 유입된다.
상부판(113)은, 폐기열 회수 열교환기(100)의 상측면의 플레이트판으로서, 배기가스 유입구와 대향된 위치에 배기가스 배출구가 형성된다. 배기가스 배출구를 통하여 배기가스 유입구를 통하여 유입되어 열교환 튜브(120)와 열교환되어 저온으로 된 배기가스가 배출된다.
이러한 배기가스 유입구와 배기가스 배출구는 원형, 사각형, 육각형 등의 다양한 형상을 가질 수 있으며, 또한 배기가스 유입구와 배기가스 배출구는 서로 동일한 형상, 동일한 개구면적을 가지는 것이 바람직하다. 이는 배출가스 유입량과 배출량이 같기 때문에 동일한 형상 및 개구면적을 가지도록 하는 것이다.
제1측판(111)은, 폐기열 회수 열교환기(100)의 제1측면의 플레이트판으로서, 복수개의 관통공인 일측 관통공(h1)이 형성된다. 이러한 일측 관통공(h1)은 열교환 튜브(120)의 일끝단이 삽입될 수 있도록 열교환 튜브(120)의 일끝단의 직경보다 더 큰 직경을 가지도록 형성된다. 참고로, 도 4에 복수개의 일측 관통공(h1)이 형성된 제1측판(111)을 도시하였다.
제2측판(112)은, 폐기열 회수 열교환기(100)의 제2측면의 플레이트판으로서, 제1측판(111)과 마주보며 대향된 플레이트판이다. 제2측판(112)은 일측 관통공(h1)과 대향된 위치에 복수개로 형성된 타측 관통공(h2)이 형성된다. 마찬가지로, 타측 관통공(h2)은 열교환 튜브(120)의 타끝단이 삽입될 수 있도록 열교환 튜브(120)의 타끝단의 직경보다 더 큰 직경을 가지도록 형성된다.
제3측판(115)은, 폐기열 회수 열교환기(100)의 제3측면의 플레이트판이며, 제1측판(111)과 제2측판(112)을 잇는다.
제4측판(116)은, 폐기열 회수 열교환기(100)의 제4측면의 플레이트판으로서, 제1측판(111)과 제2측판(112)을 잇는다. 따라서 제3측판(115)과 제4측판(116)은 서로 마주보며 대향된 플레이트판이다.
열교환 튜브(120)는, 저탕조(300)에서 공급된 유체가 흐르는 튜브관으로서, 본 발명은 티타늄 재질의 열교환 튜브(120)를 구현한다.
일반적으로 보일러에서 연료가 연소될 시에 유황 성분에 의해 황산이 발생되는데, 이러한 황산은 부식성이 매우 강하여 열교환기 내의 열교환 튜브를 부식시켜 수명을 단축시킬 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 발명은 열교환 튜브(120)를 티타늄 재질로 제작한다. 티타늄 재질은, 황산에 매우 강한 재질로서 유황 성분을 함유한 배기가스에 내부식성을 가지며, 지속적인 열전도율을 유지하므로, B-C유/경유등 부식성 가스가 발생하는 연료를 사용하는 보일러에서도 폐기열 회수가 가능한 이점이 있다. 따라서 배기가스 온도가 저온 부식점 이하(약 50℃ 이하)의 저온으로 내려갈 경우에도 부식의 발생없이 폐기열 회수가 가능하게 된다.
한편, 열교환 튜브(120)는, 하나의 일측 관통공(h1)과 일측 관통공(h1)에 대향된 타측 관통공(h2) 사이를 각각 평행하게 연결하는 복수개로 마련된다. 따라서 도 5에 도시한 바와 같이 복수개의 열교환 튜브(120)가 제1측판(111)과 제2측판(112) 사이에 평행하게 연결된다.
그러기 위해서는 열교환 튜브(120)의 일끝단이 제1측판(111)의 일측 관통공(h1)과 결합 고정되고, 열교환 튜브(120)의 타끝단이 제2측판(112)의 타측 관통공(h2)과 결합 고정되어야 한다. 종래의 열교환 튜브(120)의 경우 용접 등을 통하여 열교환 튜브(120)를 고정 결합할 수 있었으나, 본 발명과 같이 티타늄 재질을 가지는 열교환 튜브(120)의 경우 용접이 불가능한 문제가 있다. 티타늄은 진공 상태에서 용접하더라도 열변형이 쉽게 일어나 뒤틀림 등의 불량이 발생하기 때문이다.
이에 본 발명은, 열교환 튜브(120)를 확관(tube expanding) 방식으로서 결합 고정하도록 구현한다. 즉, 열교환 튜브(120)의 일끝단을 일측 관통공(h1)에 삽입시킨 후 확관시켜 제1측면에 고정시키며, 열교환 튜브(120)의 타끝단을 타측 관통공(h2)에 삽입시킨 후 확관시켜 제2측면 고정된다. 이러한 확관 방법에 대해서는 후술할 도 7 내지 도 10에서 상술하기로 한다.
한편, 보일러(200)의 용량에 따라서 유체가 공급되는 열교환 튜브(120)들이 복수개 섹션으로 그룹핑되도록 구현할 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시한 바와 같이 일측 관통공(h1)들을 제1섹션(I), 제2섹션(II), 제3섹션(III)의 세 개의 섹션으로 그룹핑할 수 있으며, 보일러(200)의 용량에 따라서 제1섹션(I)에 위치한 일측 관통공(h1)들에 결합된 열교환 튜브(120) 내에만 유체를 공급하거나, 또는 제1섹션(I)/제2섹션(II)에 위치한 일측 관통공(h1)들에 결합된 열교환 튜브(120)에만 유체를 공급하거나, 또는 제1섹션(I)/제2섹션(II)/제3섹션(III) 모두에 위치한 일측 관통공(h1)들에 결합된 모두 열교환 튜브(120)에 유체를 공급하도록 구현할 수 있다. 따라서 보일러(200) 용량이 작아 배기가스의 온도가 낮거나 가스량이 작다면, 제1섹션에 있는 열교환 튜브(120)들에게만 유체가 공급되도록 구현할 수 있다.
한편, 폐기열 회수 열교환기(100)에는 도 3에 도시한 바와 같이 별도의 유체 혼합용 헤더(130)를 구비하여, 저탕조(300)로부터 단일 유입관을 통해 유입되는 유체를 분배하여 복수의 열교환 튜브(120)에 흘러보낼 수 있으며, 마찬가지로 복수의 열교환 튜브(120)를 흘러 배출되는 유체를 모아서 단일 배출관을 통해 배출시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 폐기열 회수 열교환 제작 과정을 도시한 플로차트이며, 도 8은 본 발명의 실시예에 따라 제1측판에 일측 관통공이 형성된 모습을 도시한 그림이며, 도 9는 본 발명의 실시예에 따라 제1측판의 일측 관통공에 열교환 튜브의 일끝단이 삽입된 모습을 도시한 그림이며, 도 10는 본 발명의 실시예에 따라 일측 관통공에 삽입된 열교환 튜브의 일끝단을 확관시키는 모습을 도시한 그림이다.
보일러(200)에서 연소되는 배기가스의 열에너지를 회수하여 물을 가열시키는 하부판(114), 상부판(113), 제1측판(111), 제2측판(112), 제3측판(115), 및 제4측판(116)의 하우징으로 된 폐기열 회수 열교환기(100)를 제작하는 폐기열 회수 열교환기 제작 방법에 있어서, 우선, 하부판(114)에 배기가스 유입구를 형성하는 배기가스 유입구 형성 과정(S710)을 가진다.
또한 상부판(113)에 배기가스 유입구와 대향된 위치에 배기가스 배출구를 형성하는 배기가스 배출구 형성 과정(S720)을 가진다.
또한 복수개의 관통공인 일측 관통공(h1)을 상기 제1측판(111)에 복수개 형성하는 일측 관통공 형성 과정(S730)을 가진다.
또한 일측 관통공(h1)과 대향된 위치에 복수개로 형성된 타측 관통공(h2)을 상기 제2측판(112)에 복수개 형성하는 타측 관통공 형성 과정(S740)을 가진다. 참고로, 이러한 배기가스 유입구 형성, 배기가스 배출구 형성, 일측 관통공 형성, 타측 관통공 형성은 공지된 다양한 관통구 제작 수단에 의해 이루어질 수 있다.
배기가스 유입구 형성 과정(S710), 배기가스 배출구 형성 과정(S720), 일측 관통공 형성 과정(S730), 및 타측 관통공 형성 과정(S740)은, 동시에 이루어지거나, 또는 서로 다른 순서로 작업이 이루어져도 무방하다.
배기가스 유입구 형성 과정(S710), 배기가스 배출구 형성 과정(S720), 일측 관통공 형성 과정(S730), 및 타측 관통공 형성 과정(S740)이 완료되면, 복수개의 관통공인 일측 관통공(h1)이 형성된 제1측판(111)에, 티타늄 재질의 열교환 튜브(120)의 일끝단을 확관하여 고정시키는 열교환 튜브 일끝단 확관 고정 과정(S750)을 가진다.
그리고, 일측 관통공(h1)과 대향된 위치에 복수개로 형성된 타측 관통공(h2)이 형성된 제2측판(112)에, 열교환 튜브(120)의 타끝단을 확관하여 고정시키는 열교환 튜브 타끝단 확관 고정 과정(S760)을 가진다.
이러한 열교환 튜브 일끝단 확관 고정 과정(S750)을 상술하면, 우선, 도 8에 도시한 바와 같이 복수개의 관통공인 일측 관통공(h1)이 형성된 제1측판(111)에, 도 9에 도시한 바와 같이 티타늄 재질의 열교환 튜브(120)의 일끝단을 삽입하는 과정(S751)을 가진다.
그리고, 도 10에 도시한 바와 같이 열교환 튜브(120)의 일끝단의 내부에 가압기를 이용하여 미리 설정된 크기의 확관 압력을 가하여 열교환 튜브(120)의 일끝단의 둘레를 확장시키는 과정(S752)을 가진다. 따라서 열교환 튜브(120)의 일끝단의 외경이 일측 관통공(h1)의 둘레를 가압하여 고정되게 된다. 따라서 별도의 용접없이도 티타늄 재질의 열교환 튜브(120)가 제1측판(111)의 일측 관통공(h1)의 외경에 가압되어 꽉 끼이게 되어 고정 결합될 수 있다. 참고로, 도 10를 참조하면, 열교환 튜브(120)의 일끝단의 외경의 둘레가 가압에 의해 넓어져서(확관되어), 열교환 튜브(120)의 일끝단의 외경이 다른 영역의 외경보다 조금 더 커짐을 확인할 수 있다.
열교환 튜브 일끝단 확관 고정 과정(S750)과 마찬가지로, 열교환 튜브 타끝단 확관 고정 과정(S760)은, 일측 관통공(h1)과 대향된 위치에 복수개로 형성된 타측 관통공(h2)이 형성된 제2측판(112)에, 열교환 튜브(120)의 타끝단을 삽입하는 과정(S761)과, 타끝단의 내부에 설정된 크기의 확관 압력을 가하여 열교환 튜브(120)의 타끝단의 둘레를 확장시킴으로써, 타끝단의 외경이 타측 관통공(h2)의 둘레를 가압하여 고정시키는 과정(S762)을 가진다.
이러한 열교환 튜브 일끝단 확관 고정 과정(S750)과 열교환 튜브 타끝단 확관 고정 과정(S760)을 가짐으로써, 하나의 일측 관통공(h1)과 일측 관통공(h1)에 대향된 타측 관통공(h2) 사이를 각각 평행하게 연결하는 열교환 튜브(120)가 복수개로 배치될 수 있다.
교환 튜브 일끝단 확관 고정 과정(S750)과 열교환 튜브 타끝단 확관 고정 과정(S760)이 있은 후, 하부판(114), 상부판(113), 제1측판(111), 제2측판(112), 제3측판(115), 및 제4측판(116)을 서로 결합(S770)하여, 폐기열 회수 열교환기(100)를 최종적으로 제작할 수 있게 된다.
한편, 열교환 튜브(120) 타끝단 확관 고정과 열교환 튜브(120) 타끝단 확관 고정은, 어느 한쪽만 또는 똑같은 위치와 똑같은 압력으로서 양쪽을 동시에 확관시킬 수 있다.
열교환 튜브 타끝단 확관 고정 과정(S760)과 상기 열교환 튜브 타끝단 확관 고정 과정(S760)은, 동일한 열교환 튜브(120)를 대상으로 동일한 확관 압력으로서 동시에 이루어지도록 할 수 있다.
한편, 열교환 튜브(120) 타끝단 확관 고정과 열교환 튜브(120) 타끝단 확관 고정을 함에 있어서, 가압기가 열교환 튜브(120)의 일끝단이나 타끝단에 삽입되어 둘레를 넓히는 가압을 하게 되는데, 이러한 가압은 미리 설정된 확관 압력으로 가하게 된다. 그런데 이러한 확관 압력은 제1측판(111)이나 제2측판(112)의 변형 압력보다 큰 압력이면 안된다. 일측 관통공(h1)이 형성된 제1측판(111)과 타측 관통공(h2)이 형성된 제2측판(112)이 금속 철판 재질로 구현된다 할지라도, 확관 고정시에 금속 철판을 변형시킬 수 있을 정도의 가압을 가할 경우, 일측 관통공(h1) 또는 타측 관통공(h2)의 변형을 가져올 우려가 있기 때문이다. 따라서 제1측판(111)과 제2측판(112)의 재질인 금속 철판의 변형을 가져오는 변형 압력보다 낮은 압력을 가지는 확관 압력으로서 가압하도록 구현하는 것이 바람직하다.
상술한 본 발명의 설명에서의 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것으로, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 변경 및 균등한 타의 실시예가 가능한 것이다.
100:폐기열 회수 열교환기 111:제1측면
112:제2측면 113:상부면
114:하부면 115:제3측면
116:제4측면 120:열교환 튜브

Claims (9)

  1. 보일러에서 연소되는 배기가스의 열에너지를 회수하여 물을 가열시키는 폐기열 회수 열교환기에 있어서,
    배기가스 유입구가 형성된 하부판;
    상기 배기가스 유입구와 대향된 위치에 배기가스 배출구가 형성된 상부판;
    복수개의 관통공인 일측 관통공이 형성된 제1측판;
    상기 제1측판과 마주보며 대향된 플레이트판으로서, 상기 일측 관통공과 대향된 위치에 복수개로 형성된 타측 관통공이 형성된 제2측판;
    상기 제1측판과 제2측판을 잇는 제3측판 및 제4측판;
    유체가 흐르는 티타늄 재질의 튜브관으로서, 일측 관통공과 상기 일측 관통공과 대향된 타측 관통공 사이를 각각 평행하게 연결하는 복수개의 열교환 튜브; 및
    상기 제1측판과 제2측판에 각각 설치된 유체 혼합용 헤더를 포함하며,
    상기 열교환 튜브는, 일끝단이 상기 일측 관통공에 삽입된 후 확관되어 상기 제1측판에 고정되며, 타끝단이 상기 타측 관통공에 삽입된 후 확관되어 상기 제2측판에 고정되며,
    보일러의 용량에 따라서 유체가 공급되는 열교환 튜브들이 복수개 섹션으로 그룹핑되어 있음을 특징으로 하는 폐기열 회수 열교환기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 따른 폐기열 회수 열교환기를 제작하는 폐기열 회수 열교환기 제작 방법으로서,
    상기 하부판에 배기가스 유입구를 형성하는 배기가스 유입구 형성 과정;
    상기 상부판에 상기 배기가스 유입구와 대향된 위치에 배기가스 배출구를 형성하는 배기가스 배출구 형성 과정;
    복수개의 관통공인 일측 관통공을 상기 제1측판에 복수개 형성하는 일측 관통공 형성 과정;
    상기 일측 관통공과 대향된 위치에 복수개로 형성된 타측 관통공을 상기 제2측판에 복수개 형성하는 타측 관통공 형성 과정;
    복수개의 관통공인 일측 관통공이 형성된 제1측판에, 티타늄 재질의 열교환 튜브의 일끝단을 확관하여 고정시키는 열교환 튜브 일끝단 확관 고정 과정;
    상기 일측 관통공과 대향된 위치에 복수개로 형성된 타측 관통공이 형성된 제2측판에, 상기 열교환 튜브의 타끝단을 확관하여 고정시키는 열교환 튜브 타끝단 확관 고정 과정; 및
    상기 하부판, 상부판, 제1측판, 제2측판, 제3측판, 및 제4측판을 서로 결합시키는 과정;
    을 포함하는 폐기열 회수 열교환기 제작 방법.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 열교환 튜브 일끝단 확관 고정 과정은,
    복수개의 관통공인 일측 관통공이 형성된 제1측판에, 티타늄 재질의 열교환 튜브의 일끝단을 삽입하는 과정; 및
    상기 일끝단의 내부에 설정된 크기의 확관 압력을 가하여 열교환 튜브의 일끝단의 둘레를 확장시킴으로써, 일끝단의 외경이 상기 일측 관통공의 둘레를 가압하여 고정시키는 과정;
    을 포함하는 폐기열 회수 열교환기 제작 방법.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 열교환 튜브 타끝단 확관 고정 과정은,
    상기 일측 관통공과 대향된 위치에 복수개로 형성된 타측 관통공이 형성된 제2측판에, 상기 열교환 튜브의 타끝단을 삽입하는 과정; 및
    상기 타끝단의 내부에 설정된 크기의 확관 압력을 가하여 열교환 튜브의 타끝단의 둘레를 확장시킴으로써, 타끝단의 외경이 상기 타측 관통공의 둘레를 가압하여 고정시키는 과정;
    을 포함하는 폐기열 회수 열교환기 제작 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 열교환 튜브 일끝단 확관 고정 과정과 상기 열교환 튜브 타끝단 확관 고정 과정은, 동일한 열교환 튜브를 대상으로 동일한 확관 압력으로서 동시에 이루어짐을 특징으로 하는 폐기열 회수 열교환기 제작 방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1측판과 제2측판은 금속 철판의 재질로서, 상기 금속 철판의 변형을 가져오는 변형 압력보다 낮은 압력을 가지는 확관 압력으로서 가압함을 특징으로 하는 폐기열 회수 열교환기 제작 방법.
  9. 삭제
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