KR101807740B1 - 발전소용 구조 보강형 단열장치 - Google Patents

발전소용 구조 보강형 단열장치 Download PDF

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KR101807740B1 KR1020170097576A KR20170097576A KR101807740B1 KR 101807740 B1 KR101807740 B1 KR 101807740B1 KR 1020170097576 A KR1020170097576 A KR 1020170097576A KR 20170097576 A KR20170097576 A KR 20170097576A KR 101807740 B1 KR101807740 B1 KR 101807740B1
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Abstract

본 발명은 화력발전소의 배관 또는 터빈과 같은 시설물의 외면에 접촉하도록 설치되어 열 손실을 방지하는 발전소용 구조 보강형 단열장치에 있어서, 시간이 경과하더라도 보온재가 자중에 의해 압축되지 않아 두께를 일정하게 유지할 수 있으며, 두께 감소에 따른 단열 성능의 저하를 방지할 수 있는 발전소용 구조 보강형 단열장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 발전소용 구조 보강형 단열장치는, 단열 대상 시설물의 외면에 접촉하도록 설치되어 시설물을 단열하며, 상부에 적어도 상단부가 폐쇄되어 있는 수용홈이 형성되어 있는 보온재와; 상기 수용홈 내측에 삽입되어 상기 보온재의 상부를 시설물의 상단부에 대해 떠받치면서 지지하는 서포트유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

발전소용 구조 보강형 단열장치{Insulating Apparatus for Power Plant Having Reinforcing Structrure}
본 발명은 발전소의 배관이나 터빈 등의 시설물에 설치되는 단열장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화력발전소의 배관 또는 터빈과 같은 시설물의 외면에 접촉하도록 설치되어 열 손실을 방지하는 발전소용 구조 보강형 단열장치에 관한 것이다.
석탄 또는 가스 등을 이용하여 전기를 생산하는 화력발전소는 고온의 액체나 기체가 배관을 통해 이동하므로 온도가 높은 배관은 보온을 위해 보온재로 배관을 감싸고, 금속제나 내열섬유 등의 마감재로 시공하고 있다.
특히 발전소는 고온의 유체가 지속적으로 배관으로 이동하므로 배관의 침식으로 인한 사고를 방지하기 위하여 주기적으로 배관계통을 점검 및 정비해야 하는데, 정기점검 과정에서 기존에 사용된 보온재는 철거 및 폐기되어 비용 부담이 발생하므로 탈착이 가능한 배관용 보온재가 개발 및 사용되고 있다. 탈착식 보온재로는 단가가 높은 금속 커버 적용 보온재와 비교적 단가가 낮은 내열섬유시트 마감재 적용 보온재가 사용되고 있다.
이러한 배관용 보온재는 균일한 단열성능을 장기간 확보할 필요가 있으며, 단열성능 유지가 어려울 경우 교체해야 하므로 유지관리 비용 증가의 원인이 되고 있다.
그런데 기존의 배관용 보온재는 형상이 고르지 못하고, 균일한 보온재 두께를 유지하기 어려운 문제가 있다.
예를 들어 기존의 금속 커버를 적용한 보온재 및 내열섬유시트를 적용한 보온재를 포함한 대부분의 배관용 보온재는, 도 1에 도시된 것과 같이 장기간에 걸쳐 자중에 의하여 보온재(1) 상단이 압축되어 두께가 저하되고, 하단은 배관(P)과 보온재(1)의 사이가 벌어져 단열 성능의 저하를 가져오는 문제가 제기되고 있다.
또한 도 2에 도시한 것과 같이 터빈(T)의 상단에도 터빈의 보호와 작업자의 안전을 위해 매트형 보온재(1)를 2단 이상의 다단으로 설치하게 되는데, 상기 매트형 보온재(1) 역시 시간이 지남에 따라 자중에 의해 압축되어 두께가 줄어들어 단열 성능이 저하되는 문제가 발생한다.
등록특허 제10-0907936호(2009.07.08. 등록) 공개특허 제10-2010-0016991호(2010.02.16. 공개) 등록특허 제10-1280907호(2013.06.26. 등록)
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 시간이 경과하더라도 보온재가 자중에 의해 압축되지 않아 두께를 일정하게 유지할 수 있으며, 두께 감소에 따른 단열 성능의 저하를 방지할 수 있는 발전소용 구조 보강형 단열장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발전소용 구조 보강형 단열장치는, 단열 대상 시설물의 외면에 접촉하도록 설치되어 시설물을 단열하며, 상부에 적어도 상단부가 폐쇄되어 있는 수용홈이 형성되어 있는 보온재와; 상기 수용홈 내측에 삽입되어 상기 보온재의 상부를 시설물의 상단부에 대해 떠받치면서 지지하는 서포트유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 발전소에서 단열이 요구되는 시설물, 예를 들어 배관 또는 터빈의 상부에 배치되는 보온재에 수용홈이 형성되고, 상기 수용홈 내측에 서포트유닛이 삽입되어 배관의 상부에 대해 보온재를 떠받치며 지지하므로 오랜 시간이 경과하더라도 보온재가 자중에 의해 압착되어 두께가 얇아지는 현상이 발생하지 않게 된다.
따라서 보온재의 두께 감소에 따른 단열 성능의 저하를 방지할 수 있고, 보온재 교체에 따른 비용 증가를 방지하여 경제적인 운용이 가능한 효과가 있다.
도 1은 종래의 발전소 배관에 보온재가 설치된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 2는 종래의 발전소 터빈에 보온재가 설치된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전소용 구조 보강형 단열장치를 나타낸 분해 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 단열장치의 정면에서 본 단면도이다.
도 5는 도 3에 도시된 단열장치의 측면에서 본 단면도이다.
도 6은 도 3에 도시된 단열장치에 구성되는 서포트유닛의 다양한 실시예를 나타낸 정면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 단열장치의 서포트유닛의 또 다른 실시예를 나타낸 요부 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발전소용 구조 보강형 단열장치를 나타낸 정면에서 본 단면도이다.
도 9a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발전소용 구조 보강형 단열장치를 나타낸 사시도이다.
도 9b는 도 9a에 도시된 단열장치의 요부 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발전소용 구조 보강형 단열장치를 나타낸 사시도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발전소용 구조 보강형 단열장치를 나타낸 분해 사시도이다.
도 12는 도 11에 도시된 단열장치에 구성되는 서포트유닛의 다양한 실시예를 나타낸 정면도이다.
도 13은 본 발명에 따른 단열장치를 구성하는 보온재의 일 실시예를 나타낸 단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발전소용 구조 보강형 단열장치를 상세히 설명한다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전소용 구조 보강형 단열장치를 나타낸 것으로, 이 첫번째 실시예의 단열장치는 발전소에서 단열을 필요하는 시설물 중 배관(P)의 보온을 위해 적용되는 단열장치를 예시하고 있다.
이 실시예의 단열장치는 단열 대상 시설물의 외면에 접촉하도록 설치되어 시설물, 즉 배관(P)을 단열하는 보온재(10)와, 상기 보온재(10)의 상부를 배관(P)의 상단부에 대해 떠받치면서 지지하는 서포트유닛(20)을 포함한다.
상기 보온재(10)는 내피재(10a)(도 13 참조)와 외피재(10b)(도 13 참조) 사이에 단열 성능을 제공하는 단열재(10c)(도 13 참조)가 적층된 구조로 이루어지거나, 유리섬유시트를 여러겹으로 감아서 된 것, 전체가 단일한 재질의 단열재로 이루어진 것 등 공지의 보온재를 사용하여 구성할 수 있다.
상기 보온재(10)는 배관(P)의 상부를 덮는 반원통형의 상부 보온재(10)와 배관(P)의 하부를 덮는 반원통형의 하부 보온재(10)로 이루어지며, 상기 상부 보온재(10)가 자중에 의해 압착되지 않도록 상기 서포트유닛(20)이 상부 보온재(10)에 설치된다.
상기 상부 보온재(10)에는 상단부가 폐쇄되어 있는 복수의 수용홈(11)이 소정의 간격으로 형성되고, 상기 수용홈(11)에 상기 서포트유닛(20)이 삽입되어 설치된다. 상기 수용홈(11)의 하단부는 개방되게 형성될 수도 있으나, 하단부도 상단부와 마찬가지로 폐쇄되게 형성될 수도 있다. 수용홈(11)의 상단부와 하단부가 모두 폐쇄된 형태를 가질 경우 수용홈(11)의 일측부를 개방되게 형성하여 이 개방된 부분을 통해 서포트유닛(20)을 삽입할 수 있다.
상기 수용홈(11)은 보온재(10)를 절개하여 형성할 수도 있으나, 보온재(10)의 외피재(10b) 또는 내피재(10a)를 이루는 시트, 또는 보온재(10)의 외면에 결합되는 별도의 시트나 금속재를 주머니 형태로 가공하여 형성할 수도 있다.
상기 서포트유닛(20)은 상기 수용홈(11)과 대응하는 반원형의 프레임 형태를 가지며, 상기 수용홈(11) 내측에서 상부 보온재(10)를 배관(P)의 상단부에 대해 떠받치면서 지지하는 작용을 한다.
이 실시예에서 상기 서포트유닛(20)은 상기 수용홈(11)의 상단부와 연접하여 수용홈(11)의 상단부를 지탱하는 반원형의 상부프레임(21)과, 상기 상부프레임(21)의 하측에 일정 거리 이격되게 배치되며 시설물의 상단부에 안착되어 지지되는 반원형의 하부프레임(22)과, 상기 하부프레임(22)과 상부프레임(21) 사이를 연결하도록 설치되는 보강부를 포함한다.
상기 보강부는 하부프레임(22)과 상부프레임(21)의 길이방향을 따라 간격을 두고 배열된 복수의 보강바아(23)로 이루어질 수 있으나, 더 강한 보강력을 제공할 수 있도록 하기 위하여 도 6의 (B) 도면에 도시한 것과 같이 복수개의 바아가 지그재그로 연결된 트러스(truss)(24)로 이루어질 수도 있다.
이와 같이 서포트유닛(20)이 배관(P) 및 보온재(10)의 곡률과 대응하는 반원형의 상부프레임(21)과 하부프레임(22), 보강부로 구성되면, 배관(P)의 상단부에 대해 보온재(10)를 안정적으로 지지하여 보온재(10)의 압착을 방지할 수 있다.
또한 상기 서포트유닛(20)은 하부프레임(22)을 생략한 구조로 이루어질 수도 있다. 즉, 도 6의 (C) 도면에 도시된 실시예의 서포트유닛(20)은 수용홈(11)의 상단부와 연접하여 수용홈(11)의 상단부를 지탱하는 반원형의 상부프레임(21)과, 상기 상부프레임(21)에 하측으로 연장되게 형성되며 하단부가 시설물의 상단부에 안착되어 지지되는 보강부를 포함한다.
여기서 상기 보강부는 상부프레임(21)의 길이방향을 따라 간격을 두고 배열된 복수의 보강바아(23)로 이루어지지만, 상기 보강부가 도 6의 (B) 도면에 도시한 것과 같이 트러스 구조로 이루어질 수도 있을 것이다.
또한 도 7에 도시한 것과 같이 상기 서포트유닛(20)은 상기 수용홈(11) 내측에 일정한 간격으로 배열되는 복수개의 핀(pin)으로 이루어져, 상기 핀의 상단부가 상기 수용홈(11)의 상단부를 지탱하고 하단부가 시설물의 상단부에 지지되도록 함으로써 보온재(10)를 배관(P)에 대해 지탱할 수도 있다.
이 경우 상기 수용홈(11)은 상기 각각의 서포트유닛(20)의 형태, 즉 핀의 형태와 대응하는 형태를 갖도록 보온재(10)에 구비되는 시트를 주름 형태로 접어서 봉재하는 방식으로 형성될 수 있다.
상술한 것과 같이 배관(P)의 상부에 배치되는 보온재(10)에 수용홈(11)이 형성되고, 상기 수용홈(11) 내측에 서포트유닛(20)이 삽입되어 배관(P)의 상부에 대해 보온재(10)를 떠받치며 지지하므로 오랜 시간이 경과하더라도 보온재(10)가 자중에 의해 압착되어 두께가 얇아지는 현상이 발생하지 않게 된다.
또한 도 8에 도시한 것과 같이 하부의 보온재(10)에도 상술한 것과 유사한 서포트유닛(20)을 적용하여 하부의 보온재(10)가 자중에 의해 처지지 않게 함으로써 보온재(10)와 배관(P) 사이에 공간이 발생하는 것을 방지할 수도 있다. 이 경우 상기 하부 보온재(10)에 적용되는 서포트유닛(20)은 와이어나 타이바 등의 결속수단(30)으로 상부의 보온재(10)에 적용된 서포트유닛(20)에 연결되어 지지되는 것이 바람직하며, 하부 보온재(10)에 형성되는 수용홈(11)은 상단부, 즉 배관(P)의 하부면과 접촉하는 부분이 폐쇄된 홈 형태를 갖는다.
한편 본 발명의 단열장치는 전술한 것처럼 보온재(10)와 서포트유닛(20)으로 구성될 수 있으나, 외부로부터의 충격, 하중 가력 등으로 추가적인 보강이 필요한 경우, 도 9a 및 도 9b에 도시한 것과 같이 보온재(10)의 외측에 금속커버(40)가 보온재(10)의 외면을 덮게 설치할 수 있다. 상기 금속커버(40)는 클램핑부재(41)에 의해 상기 서포트유닛(20)에 연결된다. 상기 클램핑부재(41)는 서포트유닛(20)을 구성하는 상부프레임(21)이나 보강바아(23) 등에 끼워지는 클립으로 이루어질 수 있다.
또한 배관(P)의 상부를 작업자가 발전소 시설의 점검, 정비 등을 위해 보행할 수 있도록 하기 위하여, 도 10에 도시한 것과 같이 배관(P)에 설치되는 보온재(10)의 상단부 외측에 발판부재(50)를 배치하고, 상기 발판부재(50)의 테두리 부분을 클램핑부재(51)로 서포트유닛(20)에 연결하여 고정할 수도 있다. 여기서 상기 클램핑부재(51)는 도 9b에 도시한 금속커버(40)의 클램핑부재(41)와 같은 클립으로 이루어질 수 있다.
전술한 실시예의 단열장치는 발전소의 시설물 중 배관(P)에 적용된 것을 예시하고 있으나, 도 11에 도시한 것과 같이 발전소의 터빈(T)(도 2 참조)과 같은 시설물에도 유사하게 적용될 수 있다.
이 실시예의 단열장치는 보온재(10)가 터빈(T)의 상부면을 덮도록 대체로 편평하거나 약간 굴곡진 사각 매트 형태를 가지며, 상기 보온재(10)에 터빈(T)의 상부면에 대해 보온재(10)를 떠받치면서 지탱하는 서포트유닛(20)이 삽입되는 복수의 수용홈(11)이 형성된 구성으로 이루어진다.
전술한 실시예와 마찬가지로, 상기 서포트유닛(20)은 상부프레임(21)과 하부프레임(22), 상부프레임(21)과 하부프레임(22) 사이를 연결하는 보강부로 이루어질 수 있으며, 상기 보강부는 하부프레임(22)과 상부프레임(21)의 길이방향을 따라 간격을 두고 배열된 복수의 보강바아(23)(도 12의 (A) 도면 참조), 또는 복수개의 바아가 지그재그로 연결된 트러스(truss)(24)(도 12의 (B) 도면 참조)로 이루어질 수 있다.
또한 서포트유닛(20)이 하부프레임(22)이 없이 상부프레임(21)과, 상부프레임(21)에 하측으로 연장되게 설치되며 상부프레임(21)의 길이방향을 따라 일정 간격으로 배열되는 복수의 보강바아(23)로 이루어질 수도 있을 것이다(도 12의 (C) 도면 참조).
한편, 상기 보온재(10)는 전술한 것처럼 내피재(10a)와 외피재(10b) 사이에 단열재(10c)가 적층된 보온재(10)를 적용할 수 있는데, 통상의 보온재(10)와 같이 내피재(10a)로서 내열성이 우수한 실리카 포를 사용할 경우 단가가 높아 경제성이 낮고, 외피재(10b)로서 가격이 저렴하며 내구성 등이 우수한 실리콘 코팅포를 사용할 경우 오염이 잘되는 결점이 있다.
이에 상기 보온재(10)의 내피재(10a)와 외피재(10b)를 현무암 섬유(basalt fiber)를 포함하는 직물에 수지를 함침시켜 만들어진 섬유시트를 적용하면, 저렴한 비용으로 우수한 내열성 및 내구성을 얻을 수 있다.
이상에서 본 발명은 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연하며, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
P : 배관 T : 터빈
10 : 보온재 10a : 내피재
10b : 외피재 10c : 단열재
11 : 수용홈 20 : 서포트유닛
21 : 상부프레임 22 : 하부프레임
23 : 보강바아 24 : 트러스
30 : 결속수단 40 : 금속커버
41 : 클램핑부재 50 : 발판부재
51 : 클램핑부재

Claims (11)

  1. 단열 대상 시설물의 외면에 접촉하도록 설치되어 시설물을 단열하며, 상부에 적어도 상단부가 폐쇄되어 있는 수용홈(11)이 형성되어 있는 보온재(10);
    상기 수용홈(11) 내측에 삽입되어 상기 보온재(10)의 상부를 시설물의 상단부에 대해 떠받치면서 지지하는 서포트유닛(20);
    상기 보온재(10)의 외면을 덮도록 설치되는 금속커버(40); 및,
    상기 금속커버(40)를 상기 서포트유닛(20)에 연결하여 고정하는 클램핑부재(41);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전소용 구조 보강형 단열장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 서포트유닛(20)은, 상기 수용홈(11)의 상단부와 연접하여 수용홈(11)의 상단부를 지탱하는 상부프레임(21)과, 상기 상부프레임(21)의 하측에 일정 거리 이격되게 배치되며 시설물의 상단부에 안착되어 지지되는 하부프레임(22)과, 상기 하부프레임(22)과 상부프레임(21) 사이를 연결하도록 설치되는 보강부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전소용 구조 보강형 단열장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 보강부는 복수개의 바아가 지그재그로 연결된 트러스(truss)(24)로 된 것을 특징으로 하는 발전소용 구조 보강형 단열장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 보강부는 하부프레임(22)과 상부프레임(21)의 길이방향을 따라 간격을 두고 배열된 복수의 보강바아(23)로 된 것을 특징으로 하는 발전소용 구조 보강형 단열장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 서포트유닛(20)은, 상기 수용홈(11)의 상단부와 연접하여 수용홈(11)의 상단부를 지탱하는 상부프레임(21)과, 상기 상부프레임(21)에 하측으로 연장되게 형성되며 하단부가 시설물의 상단부에 안착되어 지지되는 보강부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전소용 구조 보강형 단열장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 보강부는 상부프레임(21)의 길이방향을 따라 간격을 두고 배열된 복수의 보강바아(23)로 된 것을 특징으로 하는 발전소용 구조 보강형 단열장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 서포트유닛은 상기 수용홈(11) 내측에 일정한 간격으로 배열되며 상단부가 상기 수용홈(11)의 상단부를 지탱하고 하단부가 시설물의 상단부에 지지되는 복수개의 핀으로 된 것을 특징으로 하는 발전소용 구조 보강형 단열장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 보온재(10)의 수용홈(11)은 상단부와 하단부가 폐쇄된 주머니 형태로 된 것을 특징으로 하는 발전소용 구조 보강형 단열장치.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서, 상기 보온재(10)의 상단부 외측에 배치되는 발판부재(50)와, 상기 발판부재(50)를 상기 서포트유닛에 연결하여 고정하는 클램핑부재(51)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전소용 구조 보강형 단열장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 보온재(10)는, 시설물의 외면과 접촉하는 내피재(10a)와 보온재(10)의 외측면을 이루는 외피재(10b)가 현무암 섬유(basalt fiber)를 포함하는 직물에 수지를 함침시켜 만들어진 섬유시트로 이루어지며, 상기 내피재(10a)와 외피재(10b) 사이에 단열재(10c)가 적층된 구조로 된 것을 특징으로 하는 발전소용 구조 보강형 단열장치.
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