KR101789098B1 - 하부경사수관의 보호장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 하부경사수관의 보호장치는, 보일러몸체 내부에 형성된 화실의 하부측에 배치되되, 복수로 구비되어 상기 보일러몸체의 둘레방향을 따라 서로 이격되어 경사배치되는 하부경사수관들; 이웃하는 상기 하부경사수관들을 서로 연결하도록 배치되는 연결플레이트들; 상기 화실과 대향되는 상기 연결플레이트의 일측면에 고정 배치되며, 선단부가 상기 하부경사수관의 외주면보다 상기 화실측으로 더 돌출되도록 구비되는 지지프레임들; 망 형상으로 구비되어 상기 지지프레임들의 선단부에 고정 배치되며, 상기 연결플레이트들과 나란하게 배치되는 보조프레임; 상기 지지프레임 및 상기 보조프레임을 둘러싸도록 상기 연결프레임의 일측면 상에 세라믹모르타르가 타설되어 형성되는 세라믹부재; 및 상기 지지프레임 및 상기 보조프레임의 표면에 합성수지가 코팅되어 형성되는 코팅부재를 포함하되,상기 지지프레임들은, 상기 하부경사수관의 일측에서 상기 하부경사수관의 길이방향을 따라 제1 이격거리로 서로 이격되어 배치되는 제1 지지프레임들; 및 상기 하부경사수관의 타측에서 상기 하부경사수관의 길이방향을 따라 제2 이격거리로 서로 이격되어 배치되되, 상기 제1 이격거리 내에 배치되는 제2 지지프레임들을 포함하며, 상기 세라믹 모르타르는 세라믹 분말, 물(H2O) 및 수지섬유가 혼합되어 제공되되, 상기 물은 상기 세라믹 분말의 중량에 대해 4~6wt%의 비율로 혼합되어 제공되고, 상기 수지섬유는 상기 세라믹 분말의 중량에 대해 0.05wt% 이하의 비율로 혼합되어 제공되며, 상기 세라믹 분말은 60~70wt%의 SiC, 10~20wt%의 Al2O3, 8~15wt%의 SiO2, 2~5wt%의 CaO 및 0.5wt% 이하의 Fe2O3를 포함하고, 상기 화실 내부에서 연료탄이 연소되는 경우 상기 코팅부재 및 상기 수지섬유는 연소되어 상기 세라믹부재에 공극을 형성한다.

Description

하부경사수관의 보호장치{A preventing apparatus for bottom slope tubes}
본 발명은 하부경사수관의 보호장치에 관한 것이며, 상세하게는 화력발전보일러에 구비되는 하부경사수관의 수명을 효과적으로 연장 가능한 보호장치에 관한 것이다.
화력발전보일러에서는 미분탄 등의 원료탄이 연소함에 따라 발생하는 열에너지가 전기에너지로 전환될 수 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-1996-0023199호(1996.07.18. 공개)
본 발명의 목적은 마모손상으로부터 하부경사수관을 효과적으로 보호할 수 있는 보호장치를 제공하는 데 있다. 본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 도면으로부터 보다 명확해 질 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 하부경사수관의 보호장치는, 보일러몸체 내부에 형성된 화실의 하부측에 배치되되, 복수로 구비되어 상기 보일러몸체의 둘레방향을 따라 서로 이격되어 경사배치되는 하부경사수관들; 이웃하는 상기 하부경사수관들을 서로 연결하도록 배치되는 연결플레이트들; 상기 화실과 대향되는 상기 연결플레이트의 일측면에 고정 배치되며, 선단부가 상기 하부경사수관의 외주면보다 상기 화실측으로 더 돌출되도록 구비되는 지지프레임들; 망 형상으로 구비되어 상기 지지프레임들의 선단부에 고정 배치되며, 상기 연결플레이트들과 나란하게 배치되는 보조프레임; 상기 지지프레임 및 상기 보조프레임을 둘러싸도록 상기 연결프레임의 일측면 상에 세라믹모르타르가 타설되어 형성되는 세라믹부재; 및 상기 지지프레임 및 상기 보조프레임의 표면에 합성수지가 코팅되어 형성되는 코팅부재를 포함하되,상기 지지프레임들은, 상기 하부경사수관의 일측에서 상기 하부경사수관의 길이방향을 따라 제1 이격거리로 서로 이격되어 배치되는 제1 지지프레임들; 및 상기 하부경사수관의 타측에서 상기 하부경사수관의 길이방향을 따라 제2 이격거리로 서로 이격되어 배치되되, 상기 제1 이격거리 내에 배치되는 제2 지지프레임들을 포함하며, 상기 세라믹 모르타르는 세라믹 분말, 물(H2O) 및 수지섬유가 혼합되어 제공되되, 상기 물은 상기 세라믹 분말의 중량에 대해 4~6wt%의 비율로 혼합되어 제공되고, 상기 수지섬유는 상기 세라믹 분말의 중량에 대해 0.05wt% 이하의 비율로 혼합되어 제공되며, 상기 세라믹 분말은 60~70wt%의 SiC, 10~20wt%의 Al2O3, 8~15wt%의 SiO2, 2~5wt%의 CaO 및 0.5wt% 이하의 Fe2O3를 포함하고, 상기 화실 내부에서 연료탄이 연소되는 경우 상기 코팅부재 및 상기 수지섬유는 연소되어 상기 세라믹부재에 공극을 형성한다.
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상기 지지프레임은 선재를 절곡가공하여 구비되며, 상기 지지프레임의 절곡부가 상기 연결플레이트의 일측면 상에 고정배치되며, 상기 지지프레임의 양측 선단부가 상기 하부경사수관의 외측에 위치하도록 배치될 수 있다.
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상기 세라믹부재는 상기 세라믹 모르타르를 상온에서 양생함으로써 경화 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 하부경사수관의 보호장치는 화력발전보일러에 구비되는 하부경사수관의 수명을 효과적으로 연장시킬 수 있다.
따라서, 하부경사수관의 교체 및 보수에 소요되는 비용을 효과적으로 저감할 수 있으며, 화력발전보일러의 가동 중단에 의해 생산성이 저하되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 1은 화력발전보일러의 일 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2 (a) 내지 (d)는 본 발명의 일 실시예에 의한 하부경사수관의 보호장치를 그 제작 순서에 따라 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 하부경사수관의 보호장치에 포함되는 지지프레임의 일 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 하부경사수관의 보호장치에 포함되는 지지프레임의 배치예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 하부경사수관의 보호장치를 구비하는 화력발전보일러를 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명은 하부경사수관의 보호장치에 관한 것으로, 이하에 첨부된 도면을 이용하여 본 발명의 실시예들을 설명하고자 한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명되는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서, 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다. 또한, 이하에 언급되는 연결은 두 개의 구성요소가 직접적으로 연결되는 경우뿐만 아니라, 다른 매개체를 통하여 간접적으로 연결되는 경우도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 화력발전보일러의 일 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 화력발전보일러(1)는 보일러몸체(2)를 포함하며, 보일러몸체(2)의 내부에는 상하방향을 따라 화실(火室, 2')이 형성되어 있다. 미분탄 등의 원료탄은 공급관(4)을 통해 공급되며, 버너(3)를 통해 화실(2')로 배출된 원료탄은 연소되어 열에너지를 제공한다. 수관(5)은 복수로 구비되어 화실(2')을 형성하는 보일러몸체(2)의 내측벽에 상하방향을 따라 배치되며, 보일러몸체(2)의 둘레방향을 따라 서로 이격되어 배치될 수 있다. 유체는 수관(5)을 따라 이동하며, 화실(2') 내에서 발생하는 열에너지에 의해 기화될 수 있다. 기화된 유체는 터빈(도시 안함) 등에 공급되어 열에너지가 전기에너지로 전환될 수 있다. 수관(5)은 상부측의 수직수관(6) 및 하부측의 하부경사수관(7)으로 구분될 수 있으며, 하부경사수관(7)은 하단부가 화실(3)의 하부측 중심을 향하도록 하향경사배치될 수 있다. 일반적으로 하부경사수관(7)은 지면에 대해 약 50~60°의 경사각(θ)으로 경사지도록 배치될 수 있다.
화력발전보일러(1) 내에서 원료탄이 연소됨에 따라 수관(6)은 약 1200℃의 고온 환경에 노출될 수 있다. 또한, 석탄재 및 슬래그 등의 연소 잔여물은 하부경사수관(7)을 향해 낙하하며, 하부경사수관(7) 상에 연소 잔여물은 자중에 의해 하부경사수관(7)의 외주면을 따라 하부측으로 미끄러져 이동할 수 있다. 하부경사수관(7)은 고온환경에 노출되며, 연소 잔여물과의 충돌 손상 또는 연소 잔여물과의 미끄럼 마찰에 의한 손상에 지속적으로 노출되는바, 마모손상(erosion)에 따른 조기 파손이 문제될 수 있다. 즉, 화력발전보일러(1)가 지속적으로 가동되는 경우 하부경사수관(7)은 필연적으로 파손되는바, 화력발전보일러(1)의 가동을 중단하고 하부경사수관(7)을 보수하거나 교체해야 한다. 따라서, 본 발명은 하부경사수관(7)을 효과적으로 보호하여 하부경사수관(7)의 수명을 효과적으로 연장할 수 있는 보호장치(10)를 제공하고자 한다.
도 2 (a) 내지 (d)는 본 발명의 일 실시예에 의한 하부경사수관의 보호장치를 그 제작 순서에 따라 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 이웃하는 하부경사수관들(7) 사이에서 이웃하는 하부경사수관들(7)을 서로 연결하도록 연결플레이트(11)가 배치될 수 있다. 구체적으로, 제1 연결플레이트(11-1)는 제1 하부경사수관(7-1) 및 제2 하부경사수관(7-2) 사이에서 제1 하부경사수관(7-1) 및 제2 하부경사수관(7-2)을 서로 연결하도록 배치될 수 있으며, 제2 연결플레이트(11-2)는 제2 하부경사수관(7-2) 및 제3 하부경사수관(7-3) 사이에서 제2 하부경사수관(7-2) 및 제3 하부경사수관(7-3)을 서로 연결하도록 고정배치될 수 있다. 연결플레이트(11)를 하부경사수관(7)에 고정하는 방법은 특별히 한정되는 것은 아니나, 용접에 의해 연결플레이트(11)를 하부경사수관(7)의 외주면에 고정배치함이 바람직하다. 보다 바람직하게는 아크용접 또는 저항용접 등에 의해 하부경사수관(7)의 외주면에 연결플레이트(11)를 고정 배치할 수 있다. 하부경사수관(7)은 약 38mm의 외경으로 구비될 수 있으며, 이웃하는 하부경사수관들(7)은 약 12mm의 이격거리로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 연결플레이트(11)는 하부경사수관들(7)의 이격거리에 대응하는 약 12mm의 폭으로 구비되어 이웃하는 하부경사수관들(7)을 서로 연결하도록 배치될 수 있다.
도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 연결플레이트(11)의 고정배치 후 화실(2')과 대향되는 연결플레이트(11)의 일측면 상에 지지프레임(12)이 고정배치될 수 있다. 지지프레임(12)은 선재를 절곡 가공하여 V자 또는 Y자 형상으로 제작될 수 있으며, 지지프레임(12)에 형성된 절곡부(12a)가 연결플레이트(11) 상에 용접됨으로써 연결플레이트(11) 상에 지지프레임(12)이 고정배치될 수 있다. 지지프레임(12)의 일 예를 개략적으로 나타낸 도 3에 도시된 바와 같이, 지지프레임(12)의 중심부측에 절곡부(12a)가 형성될 수 있으며, 지지프레임(12)의 양측에는 후술할 보조프레임(13)이 안착 가능한 선단부(12b)가 형성될 수 있다. 지지프레임(12)은 2~3mm의 직경으로 구비되는 선재로 제작될 수 있으며, 탄소강, 스테인리스강 및 니켈기 내열합금 등으로 구성되는 선재를 이용하여 제작될 수 있다.
지지프레임(12)을 연결플레이트(11) 상에 고정하는 방법 역시 특별히 한정되는 것은 아니나, 바람직하게는 아크용접 또는 저항용접 등의 용접방법에 의해 연결플레이트(11)상에 지지프레임(12)이 고정배치될 수 있다. 또한, 지지프레임(12)을 하부경사수관(7)의 외주면에 직접적으로 용접하지 않고, 연결플레이트(11) 상에 용접함으로써 용접으로 인한 하부경사수관(7)의 열화 파손을 효과적으로 방지할 수 있다.
지지프레임(12)은 복수로 구비되어 일정한 간격으로 서로 이격되도록 배치될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 지지프레임은 제2 하부경사수관(7-2)의 일측에서 제2 하부경사수관(7-2)과 나란한 방향을 따라 배치되는 제1 지지프레임들(12-1) 및 제2 하부경사수관(7-2)의 타측에서 제2 하부경사수관(7-2)과 나란한 방향을 따라 배치되는 제2 지지프레임들(12-2)로 구분될 수 있다. 바람직하게는, 제1 지지프레임들(12-1)은 제1 이격거리(d1)로 서로 이격되어 배치되고, 제2 지지프레임들(12-2)은 제2 이격거리(d2)로 서로 이격되어 배치되며, 제2 지지프레임들(12-2)는 제1 이격거리(d1) 내에 위치하도록 배치될 수 있다. 즉, 제1 지지프레임들(12-1) 및 제2 지지프레임들(12-2)은 제2 하부경사수관(7-2)을 기준으로 지그재그(Zigzag) 형상으로 배치될 수 있으며, 그에 따라 세라믹부재(14)에 인가되는 충격 하중을 효과적으로 분산시킬 수 있다.
도 2의 (c)에 도시된 바와 같이, 지지프레임(12)의 선단부(12b) 상에 망 형상으로 구비되는 보조프레임(13)이 안착되어 고정배치될 수 있다. 보조프레임(13)은 격자형의 망 형상으로 구비될 수 있으며, 연결플레이트(11)와 나란한 방향으로 구비되어 배치될 수 있다. 보조프레임(13)은 약 1mm의 직경으로 구비되는 선재를 이용하여 약 30*30mm 내외의 격자형 망 형상을 구비하도록 형성될 수 있으며, 이들 보조프레임(13) 역시 탄소강, 스테인리스강 및 니켈기 내열합금 등으로 구성되는 선재를 이용하여 제작될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 지지프레임(12)의 선단부(12b)는 하부경사수관(7)의 외주면으로부터 외측으로 이격되도록 배치됨이 바람직하다. 즉, 연결플레이트(11)로부터 지지프레임(12)의 선단부(12b)에 이르는 높이(h)는 연결플레이트(11)로부터 하부경사수관(7)의 최상부측 외주면에 이르는 높이(h1)보다 일정 높이(h2) 이상으로 이격되도록 배치됨이 바람직하다. 지지프레임(12)의 선단부(12b)가 하부경사수관(7)의 외주면으로부터 이격되어 배치됨으로써, 세라믹부재(14)에 전달되는 충격하중이 직접적으로 하부경사수관(7)으로 전달되는 것이 효과적으로 방지될 수 있다. 지지프레임(12)의 선단부(12b)와 하부경사수관(7) 최상부측의 높이차(h2), 즉, 지지프레임(12)의 선단부(12b)와 하부경사수관(7)의 이격거리는 약 10mm일 수 있다.
지지프레임(12) 및 보조프레임(13)은 선재를 이용하여 형성되는바, 후술하는 세라믹 모르타르가 연결플레이트(11) 상에 균일하게 타설되는 것을 보조할 수 있다. 즉, 하부경사수관(7)이 경사배치 되므로 연결플레이트(11) 역시 경사배치 되지만, 연결플레이트(11) 상에 구비되는 지지프레임(12) 및 보조프레임(13)이 선재를 이용하여 제작됨에 따라, 세라믹 모르타르의 타설에 지지프레임(12) 및 보조프레임(13)이 영향을 미치는 것을 최소화할 수 있다. 따라서, 세라믹 모르타르는 연결플레이트(11) 상에 균일하게 타설될 수 있다.
도 2의 (d)에 도시된 바와 같이, 지지프레임(12) 및 보조프레임(13)이 배치된 연결플레이트(11) 상에 세라믹 모르타르를 타설함으로써 세라믹부재(14)를 형성할 수 있다. 세라믹 모르타르는 양생과정을 통해 경화되어 세라믹부재(14)를 형성하는바, 세라믹 모르타르는 지지프레임(12) 및 보조프레임(13)을 외부로부터 모두 덮도록 타설함이 바람직하며, 세라믹 모르타르의 타설 후 흙손 등에 의해 세라믹부재(14)가 균일한 표면을 가지도록 표면을 가공함이 바람직하다. 또한, 세라믹 모르타르의 양생은 상온에서 수행될 수 있으며, 비닐 등의 덮개로 세라믹 모르타르를 덮어서 수분 증발을 억제하여 양생을 수행함이 더욱 바람직하다. 화실(2') 내에서 낙하된 연소 잔여물 등은 세라믹부재(14)의 표면에 직접적으로 충돌하며, 세라믹부재(14)의 표면을 따라 하부측으로 미끄러져 이동하는바, 하부경사수관(7)이 연소 잔여물 등의 충돌에 직접 노출되는 경우에 비하여 하부경사수관(7)의 수명이 효과적으로 연장될 수 있다.
도 2의 (b) 내지 (d)에 직접적으로 도시하지는 않았지만, 본 발명의 일 실시예에 포함되는 보호장치(10)는 지지프레임(12) 및 보조프레임(13)의 표면에 합성수지를 코팅하여 형성되는 코팅부재를 더 포함할 수 있다. 코팅부재는 지지프레임(12) 및 보조프레임(13)의 표면에 약 1mm 내외의 두께를 가지도록 구비될 수 있으며, 이들 코팅부재는 화실(2') 내의 고온 환경에 노출됨으로써 연소될 수 있다. 코팅부재가 연소됨으로써 코팅부재가 존재하였던 위치에는 코팅부재의 부피에 대응하는 공간이 형성될 수 있으며, 지지프레임(12) 및 보조프레임(13)과 세라믹부재(14) 간의 열패창계수의 차이에서 발생하는 세라믹부재(14)의 파손을 효과적으로 방지할 수 있다. 즉, 화력발전보일러(1)의 가동시 지지프레임(12) 및 보조프레임(13)이 열팽창하는 경우에도, 지지프레임(12) 및 보조프레임(13)과 세라믹부재(14) 사이에는 이들의 열팽창에 대응하는 공간이 형성되어 있는바, 지지프레임(12) 및 보조프레임(13)의 열팽창에 의해 세라믹부재(14)가 파손되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 코팅부재를 형성하는데 이용되는 합성수지는 코팅력 및 고온 연소성 등의 요소을 종합적으로 고려하여 선택됨이 바람직하며, 바람직하게는 비닐 수지 등의 합성수지가 분무 또는 붓으로 칠하는 방법 등에 의해 지지프레임(12) 및 보조프레임(15) 상에 코팅될 수 있다.
화력발전보일러(1)의 가동시 화실(2') 내부는 약 1200℃ 또는 그 이상의 온도로 가열될 수 있는바, 세라믹부재(14)를 형성하는 세라믹 모르타르는 이러한 고온의 환경에 적합한 소재로 구성됨이 바람직하다. 세라믹 모르타르는 세라믹 분말과 물(H20)이 혼합된 혼합물이며, 세라믹 분말은 세라믹 분말은 60~70wt%의 SiC, 10~20wt% 의 Al2O3 , 8~15wt%의 SiO2 , 2~5wt% CaO 및 0.5wt% 이하의 Fe2O3 로 구성됨이 바람직하다. 고온강도가 우수한 SiC는 세라믹 모르타르의 골재로서 세라믹 분말에 포함되며, 고온에서의 접착강도가 우수한 CaO, Al2O3, 및 SiO2는 세라믹 모르타르의 결합제로서 세라믹 분말에 포함된다. 또한, CaO, Al2O3, 및 SiO2는 세라믹 모르타르에 포함되는 물과 수화반응(Hydration reaction)을 일으키는바, 세라믹부재(14)의 내마모성 및 강도 확보에 결정적인 역할을 수행한다.
SiC는 세라믹부재(14)의 내마모성을 확보하기 위하여 세라믹 분말의 전체 중량 대비 60wt% 이상의 중량으로 포함됨이 바람직하다. SiC가 세라믹 분말의 전체 중량 대비 60wt% 미만으로 포함되는 경우, 세라믹부재(14)가 충분한 내마모성을 확보하지 못하여 연소 잔여물과의 충돌에 의해 세라믹부재(14) 파손되는 문제가 발생할 수 있다. 다만, SiC가 세라믹 분말의 전체 중량 대비 70wt%를 초과하여 포함되는 경우 세라믹 모르타르의 결합강도가 덜어지고, 세라믹 모르타르를 균일하게 타설하기 위한 충분한 점성이 확보되지 않는바, SiC는 세라믹 분말의 전체 중량 대비 70wt% 이하로 포함됨이 바람직하다.
또한, Fe2O3는 세라믹 분말에 포함된 CaO, Al2O3, 및 SiO2의 수화반응을 억제하므로 세라믹 분말의 전체 중량 대비 0.5wt% 이하로 첨가되도록 제한함이 바람직하다. Fe2O3가 세라믹 분말의 전체 중량 대비 0.5wt%를 초과하여 첨가되는 경우, CaO, Al2O3, 및 SiO2의 수화반응이 억제됨에 따라 세라믹부재(14)가 충분한 내마모성을 확보하지 못하는 문제가 발생할 수 있다.
물(H2O)은 세라믹 분말과 수화반응을 일으켜서 높은 결합강도를 형성하는 점 및 세라믹 모르타르의 발림성 및 타설 작업의 용이성 등을 고려하여, 세라믹 분말의 전체 중량에 대해 4~6%의 중량비로 세라믹 모르타르에 포함됨이 바람직하다. 즉, 물이 세라믹 분말의 전체 중량에 대해 4wt% 미만으로 세라믹 모르타르에 포함되는 경우 세라믹 분말과 물이 충분히 수화반응을 할 수 없는 바, 세라믹부재(14)가 충분한 강도를 유지하지 못하는 문제가 발생한다. 또한, 물이 세라믹 분말의 전체 중량에 대해 6wt%를 초과하여 세라믹 모르타르에 포함되는 경우, 세라믹 모르타르가 일정 점도 이상의 점도를 갖지 못하므로, 연결플레이트(12) 상에 타설된 세라믹 모르타르가 하부측으로 흘러내려 타설의 균일성을 확보하지 못하는 문제가 발생할 가능성이 존재한다. 따라서, 물은 세라믹 분말의 전체 중량에 대해 4~6wt%의 비율로 세라믹 모르타르에 포함됨이 바람직하다.
또한, 세라믹 모르타르는 첨가재를 더 포함할 수 있으며, 열팽창에 의해 세라믹부재(14)에 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 첨가재는 수지섬유(poly propylene)일 수 있으며, 약 18㎛의 굵기 및 약 6mm의 길이로 구비되는 수지섬유가 세라믹 분말의 중량 대비 약 0.05wt%의 비율로 세라믹 모르타르에 첨가될 수 있다. 화력발전보일러(1)의 가동시 첨가재는 연소되며, 그에 따라 세라믹부재(14)의 열팽창시 응력을 흡수할 수 있는 공간을 형성할 수 있다. 따라서, 세라믹 모르타르가 첨가재를 더 포함함으로써, 열팽창에 의해 세라믹부재(14)에 균열이 발생하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 하부경사수관의 보호장치가 구비된 화력발전보일러를 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명의 발명자는, 38mm의 외경 사이즈를 가지며, 12mm의 간격으로 서로 이격되어 배치되는 수관(5)을 구비하는 화력발전보일러(1)의 내부에 아래의 조건으로 보호장치(10)를 설치하였다. 이웃하는 하부경사수관(7)들 사이에 12mm의 폭으로 구비되는 연결플레이트(11)를 아크용접으로 고정배치하였으며, 절곡부(12a)가 형성된 지지프레임(12)을 연결플레이트(11) 상에 아크용접하여 고정배치하였다. 지지프레임(12)은 직경 3mm의 강선을 사용하여 도 3에 도시된 바와 같이 절곡 가공하였으며, 지지프레임(12)의 선단부(12b)가 하부경사수관(7)의 외주면으로부터 10 이격되도록 지지프레임(12)을 가공하여 연결플레이트(11) 상에 배치하였다. 가공하였다. 지지프레임들(12)은 30mm의 이격거리로 서로 이격되도록 배치되었다. 1mm의 직경을 가지는 철선으로 30*30mm의 크기의 격자형 망이 형성된 보조프레임(13)을 가공하였으며, 지지프레임들(12)의 선단부(12b)에 보조프레임(13)을 고정배치하였다. 보조프레임(13) 역시 아크용접에 의해 지지프레임들(12)의 선단부(12b)에 고정배치하였다.
69wt%의 SiC, 15wt%의 Al2O3 , 12wt%의 SiO2, 3wt%의 CaO 및 0.3wt%의 Fe2O3로 구비되는 세라믹 분말에, 18㎛의 굵기 및 6mm의 길이로 구비되는 수지섬유(poly propylene)를 세라믹 분말의 중량에 대해 0.05wt% 첨가하였으며, 세라믹 분말의 중량에 대해 4.5%wt의 비율로 물을 혼합하여 세라믹 모르타르를 제조하였다. 연결플레이트(11) 상에 세라믹 모르타르를 타설하였으며, 세라믹부재(14)가 보조프레임(13)으로부터 10cm 이상의 두께를 가지도록 세라믹 모르타르를 타설하였다. 세라믹 모르타르의 타설 후, 흙손을 이용하여 세라믹 모르타르의 표면이 균일하게 형성되도록 가공하였다. 세라믹 모르타르의 타설 후 상온(25℃)에서 세라믹 모르타르 상에 덮개를 덮어 24시간 양생하였으며, 양생 직후의 세라믹부재(14)의 압축강도는 48Mpa로 측정되었다. 화력발전보일러(1)가 가동됨에 따라 세라믹부재(14)는 약 1,000℃ 이상의 온도로 가열되었으며, 화력발전보일러(1)의 가동 중단 후의 세라믹부재(14)의 압축강도는 155Mpa로 측정되었다. 따라서 본 발명의 보호장치(10)는 연소 잔여물과의 충돌 및 마찰 마모에 대응 가능한 충분한 압축강도가 구비된 것을 확인할 수 있었다.
이상에서 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 실시예들에 한정되지 않는다.
1: 화력발전보일러 2: 보일러몸체 2': 화실
3: 버너 4: 공급관 5: 수관
6: 수직수관 7: 하부경사수관 10: 보호장치
11: 연결플레이트 12: 지지프레임 13: 보조프레임
14: 세라믹부재

Claims (9)

  1. 보일러몸체 내부에 형성된 화실의 하부측에 배치되되, 복수로 구비되어 상기 보일러몸체의 둘레방향을 따라 서로 이격되어 경사배치되는 하부경사수관들;
    이웃하는 상기 하부경사수관들을 서로 연결하도록 배치되는 연결플레이트들;
    상기 화실과 대향되는 상기 연결플레이트의 일측면에 고정 배치되며, 선단부가 상기 하부경사수관의 외주면보다 상기 화실측으로 더 돌출되도록 구비되는 지지프레임들;
    망 형상으로 구비되어 상기 지지프레임들의 선단부에 고정 배치되며, 상기 연결플레이트들과 나란하게 배치되는 보조프레임;
    상기 지지프레임 및 상기 보조프레임을 둘러싸도록 상기 연결플레이트의 일측면 상에 세라믹모르타르가 타설되어 형성되는 세라믹부재; 및
    상기 지지프레임 및 상기 보조프레임의 표면에 합성수지가 코팅되어 형성되는 코팅부재를 포함하되,
    상기 지지프레임들은,
    상기 하부경사수관의 일측에서 상기 하부경사수관의 길이방향을 따라 제1 이격거리로 서로 이격되어 배치되는 제1 지지프레임들; 및
    상기 하부경사수관의 타측에서 상기 하부경사수관의 길이방향을 따라 제2 이격거리로 서로 이격되어 배치되되, 상기 제1 이격거리 내에 배치되는 제2 지지프레임들을 포함하며,
    상기 세라믹 모르타르는 세라믹 분말, 물(H2O) 및 수지섬유가 혼합되어 제공되되, 상기 물은 상기 세라믹 분말의 중량에 대해 4~6wt%의 비율로 혼합되어 제공되고, 상기 수지섬유는 상기 세라믹 분말의 중량에 대해 0.05wt% 이하의 비율로 혼합되어 제공되며,
    상기 세라믹 분말은 60~70wt%의 SiC, 10~20wt%의 Al2O3, 8~15wt%의 SiO2, 2~5wt%의 CaO 및 0.5wt% 이하의 Fe2O3를 포함하고,
    상기 화실 내부에서 연료탄이 연소되는 경우 상기 코팅부재 및 상기 수지섬유는 연소되어 상기 세라믹부재에 공극을 형성하는, 하부경사수관의 보호장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지지프레임은 선재를 절곡가공하여 구비되며,
    상기 지지프레임의 절곡부가 상기 연결플레이트의 일측면 상에 고정배치되며,
    상기 지지프레임의 양측 선단부가 상기 하부경사수관의 외측에 위치하도록 배치되는, 하부경사수관의 보호장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 세라믹부재는 상기 세라믹 모르타르를 상온에서 양생함으로써 경화 형성되는, 하부경사수관의 보호장치.
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