KR101965491B1 - 배기가스 플로우 스플리터 및 이를 포함하는 보일러 배기장치 - Google Patents

배기가스 플로우 스플리터 및 이를 포함하는 보일러 배기장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배기가스의 온도가 균일하도록 섞어주는 역할을 하는 배기가스 플로우 스플리터 및 이를 포함하는 보일러 배기장치에 관한 것이다.
본 발명의 배기가스 플로우 스플리터 및 보일러 배기장치는 서로 다른 온도의 기체가 흐르는 유로에 각각 설치되어 기체를 복수의 갈래로 안내하는 제1, 제2가이드부와, 제1, 제2가이드부에서 서로 온도의 기체가 흐르는 유로를 향하여 방향을 변경시켜 서로 다른 온도의 기체가 섞여 흐르게 하는 스플리트부를 포함한다.

Description

배기가스 플로우 스플리터 및 이를 포함하는 보일러 배기장치{Exhaust gas flow splitter and boiler exhaust apparatus having the same}
본 발명은 배기가스의 온도가 균일하도록 섞어주는 역할을 하는 배기가스 플로우 스플리터 및 이를 포함하는 보일러 배기장치에 관한 것이다.
일반적으로 보일러 후단부에서 두 개의 유로로 나누어져 열교환을 거친 배기가스는 함께 섞여서 선택적 촉매환원장치(SCR)에 공급된다.
이때, 선택적 촉매환원장치(SCR)의 입구에서 덕트 단면의 온도 분포(차이)를 줄이기 위해 열교환을 거친 배기가스를 혼합하여야 하는 덕트 구조가 필요하게 된다. 이러한 덕트 구조의 예로 한국등록특허 제10-1679055호가 개시되어 있다.
한국등록특허 제10-1679055호는 배기가스의 유동 현상을 고려하여 상부 믹싱플레이트와 하부 믹싱플레이트 사이에 중간 유로부분을 개방하고 상부 믹싱플레이트와 하부 믹싱플레이트를 연결하며 노즐을 포함하는 지지파이프를 통해 와류 등의 유동현상을 일으켜 서로 다른 온도의 기체의 혼합 효율을 증대하게 하는 배기가스 혼합 믹서로 제안하고 있다.
한국등록특허 제10-1679055호 (명칭: 노즐을 포함하는 배기가스 혼합 믹서)
본 발명의 목적은 별도의 혼합 믹서 없이 배기가스의 온도가 균일하도록 섞어 믹싱 효율을 높이고 온도편차 저감효과를 높이는 배기가스 플로우 스플리터 및 이를 포함하는 보일러 배기장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 배기가스 플로우 스플리터는 제1가이드부, 제2가이드부 및 스플리트부를 포함한다. 제1, 제2가이드부는 서로 다른 온도의 기체가 흐르는 유로에 각각 설치되어 기체를 복수의 갈래로 안내한다. 스플리트부는 제1, 제2가이드부에서 서로 다른 온도의 기체가 흐르는 유로를 향하여 방향을 변경시켜 서로 다른 온도의 기체가 섞여 흐르게 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 플로우 스플리터의 제1, 제2가이드부는 각 유로를 수평으로 가로질러 반대쪽 유로의 방향으로 길게 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 플로우 스플리터의 제1, 제2가이드부는 기체의 흐름방향을 따라 복수의 단으로 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 플로우 스플리터의 제1, 제2가이드부는 각형 단면으로 절곡된 복수의 띠판으로서, 제1가이드부의 복수의 띠판과 제2가이드부의 복수의 띠판은 서로 어긋나게 지그재그로 배치될 수 있다. 제1, 제2가이드부는 호형 단면으로 굴곡된 복수의 띠판으로서, 제1가이드부의 복수의 띠판과 제2가이드부의 복수의 띠판은 서로 어긋나게 지그재그로 배치될 수 있다. 제1가이드부의 복수의 띠판과 제2가이드부의 복수의 띠판은 서로 겹쳐서 어긋나게 지그재그로 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 플로우 스플리터의 제1, 제2가이드부는 각형 단면으로 절곡된 절곡부를 가진 일체형 띠판으로서, 제1가이드부의 절곡부와 제2가이드부의 절곡부는 서로 어긋나게 지그재그로 배치될 수 있다. 제1가이드부의 절곡부와 제2가이드부의 절곡부는 서로 겹쳐서 어긋나게 지그재그로 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 플로우 스플리터의 제1, 제2가이드부는 호형 단면으로 절곡된 굴곡부를 가진 일체형 띠판으로서, 제1가이드부의 굴곡부와 제2가이드부의 굴곡부는 서로 어긋나게 지그재그로 배치될 수 있다. 제1가이드부의 굴곡부와 제2가이드부의 굴곡부는 서로 겹쳐서 어긋나게 지그재그로 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 플로우 스플리터의 스플리트부는 제1가이드부와 제2가이드부의 사이에 배치되어 서로 다른 온도의 기체가 흐르는 유로로 나누는 플레이트일 수 있다. 스플리트부의 하단변에는 제1가이드부와 제2가이드부의 단면과 배치형상에 따라 기체를 통과시키는 통과홈이 형성될 수 있다. 스플리트부의 하단부에는 제1가이드부와 제2가이드부의 단면과 배치형상에 따라 기체를 통과시키는 통과구멍이 형성될 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 보일러 배기장치는 제1열교환부와, 제2열교환부와, 배기가스 플로우 스플리터와, 선택적 촉매환원부를 포함한다. 제1, 제2열교환부는 보일러 후단부에 설치되어 배기가스와 열교환한다. 배기가스 플로우 스플리터는 제1, 제2열교환부를 통과한 배기가스가 지나면서 섞이게 한다. 선택적 촉매환원부는 배기가스 플로우 스플리터에서 혼합된 배기가스가 공급되어 배기가스를 정화시킨다. 배기가스 플로우 스플리터는 제1가이드부, 제2가이드부 및 스플리트부를 포함한다. 제1, 제2가이드부는 서로 다른 온도의 기체가 흐르는 유로에 각각 설치되어 기체를 복수의 갈래로 안내한다. 스플리트부는 제1, 제2가이드부에서 서로 다른 온도의 기체가 흐르는 유로를 향하여 방향을 변경시켜 서로 다른 기체가 섞여 흐르게 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 보일러 배기장치의 제1열교환부에는 과열기가 설치되고, 제2열교환부에는 재열기가 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 보일러 배기장치의 제1열교환부에는 재열기가 설치되고, 제2열교환부에는 과열기가 설치될 수 있다.
본 발명에 따르면 별도의 혼합 믹서 없이 배기가스의 온도가 균일하도록 섞어 믹싱 효율을 높이고 온도편차 저감효과를 높일 수 있다. 또한 본 발명은 보일러 후단부에 설치된 열교환부를 흐르는 공기량 제어를 용이하게 하여 열교환효율을 상승시키는 한편 선택적 촉매환원부의 탈질을 용이하게 하여 배기가스 정화효율을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 플로우 스플리터를 구비하는 보일러 배기장치를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 플로우 스플리터가 설치된 배기 덕트를 나타내는 개략 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 플로우 스플리터를 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 3에서 화살표 A-A선에 따른 단면도이다.
도 5는 도 3의 배기가스 플로우 스플리터의 스플리트부를 위주로 나타낸 사시도이다.
도 6는 도 3의 배기가스 플로우 스플리터에서 배기가스의 흐름을 나타내는 작용 상태도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 플로우 스플리터의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 8은 도 7의 배기가스 플로우 스플리터의 스플리트부를 위주로 나타낸 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 플로우 스플리터에서 제1, 제2가이드부의 다른 예를 나타내는 일부 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 플로우 스플리터에서 제1,제2가이드부의 또 다른 예를 나타내는 일부 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 플로우 스플리터의 다른 예를 나타내는 평면도이다.
도 12는 도 11에서 화살표 B-B 선에 따른 단면도이다.
도 13는 도 11의 배기가스 플로우 스플리터의 스플리트부를 위주로 나타낸 사시도이다.
도 14는 도 11의 배기가스 플로우 스플리터에서 배기가스의 흐름을 나타내는 작용 상태도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 플로우 스플리터의 또 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 16은 도 15의 배기가스 플로우 스플리터의 스플리트부를 위주로 나타낸 사시도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 플로우 스플리터에서 제1, 제2가이드부의 또 다른 예를 나타내는 일부 사시도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 플로우 스플리터에서 제1,제2가이드부의 또 다른 예를 나타내는 일부 사시도이다.
도 19a 및 도 19b는 배기 덕트 내에 스플리트부가 없이 가이드부가 설치되어 배기가스가 혼합되는 경우의 온도변화 해석도이다.
도 20a 및 도 20b는 배기 덕트 내에 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 스플리터가 설치되어 배기가스가 혼합되는 경우의 온도변화 해석도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합하는 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 플로우 스플리터를 구비하는 보일러 배기장치를 나타내는 개략도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 보일러의 배기장치(1000)는 보일러(100)의 후단부에 설치된 배기덕트(200)에 설치되며, 제1열교환부(1100)와, 제2열교환부(1200)와, 배기가스 플로우 스플리터(1300)와, 선택적 촉매환원부(1400)를 포함한다.
제1열교환부(1100)와 제2열교환부(1200)는 배기덕트(200)의 상부에 설치되며, 보일러(100)의 화로에서 연소되어 배출되는 배기가스와 열교환하는 부분이다. 제1열교환부(1100)에는 과열기(슈퍼히터, SH)가 설치되어 제1유로를 이루고, 제2열교환부(1200)에는 재열기(리히터, RH)가 설치되어 제2유로를 이룬다. 제1열교환부(1100)에는 재열기(리히터, RH)가 설치되어 제1유로를 이루고, 제2열교환부(1200)에는 과열기(슈퍼히터, SH)가 설치되어 제2유로를 이룰 수도 있다.
과열기(SH)와 재열기(RH)는 내부에 수증기가 흐르면서 배기가스와 열교환하여 터빈으로 고온 증기를 보내기 위한 장치이다. 배기가스는 댐퍼(도시안됨)에 의해 과열기(SH) 및 재열기(RH)로 분배된다. 과열기(SH) 쪽의 댐퍼의 개도를 증가시키면 재열기(RH)쪽의 댐퍼의 개도는 과열기(SH)의 댐퍼의 개도량과 동일한 양만큼 감소된다. 따라서 과열기(SH)로 배기가스의 유량이 증가되어 주증기온도는 상승하게 되고, 재열기(RH)로 흐르는 배기가스의 유량이 감소되어 재열증기온도는 하강하게 된다.
선택적 촉매환원부(1400, Selective Catalytic Reduction : SCR)는 배기가스 플로우 스플리터(1300)에서 나온 배기가스 중의 질소산화물(예: NO, NO2 등 통칭 NOx, 산성비, 광화학적 스모그 등의 문제를 발생시키는 유해물질)을 대기 중으로 배출되기 전에 N2와 O2 등 유해하지 않은 물질로 전환시키는 환경설비(utility)이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 플로우 스플리터가 설치된 배기 덕트를 나타내는 개략 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 플로우 스플리터를 나타내는 평면도이며, 도 4는 도 3에서 화살표 A-A선에 따른 단면도이다.
도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 플로우 스플리터(1300)은 제1가이드부(1310), 제2가이드부(1320), 스플리트부(1330) 및 지지부(1340)을 포함한다.
제1가이드부(1310)와 제2가이드부(1320)는 서로 다른 온도의 기체(배기가스)가 흐르는 유로에 각각 설치되어 배기가스를 복수의 갈래로 안내한다. 제1가이드부(1310)에는 제1열교환부(1100)가 설치된 제1유로를 통과한 배기가스가 유입하여 안내되며, 제2가이드부(1320)에는 제2열교환부(1200)가 설치된 제2유로를 통과한 배기가스가 유입하여 안내된다. 제1가이드부(1310)와 제2가이드부(1320)는 각 유로(제1유로 및 제2유로)를 수평으로 가로질러 반대쪽 유로의 방향으로 길게 배치된다. 제1가이드부(1310)와 제2가이드부(1320)는 배기가스의 흐름방향을 따라 복수의 단으로 설치될 수도 있다.
제1가이드부(1310)와 제2가이드부(1320)는 삼각형 단면으로 절곡된 복수의 띠판으로 되어 있다. 제1가이드부(1310)의 복수의 띠판과 제2가이드부(1320)의 복수의 띠판은 스플리트부(1330)을 사이에 두고 서로 어긋나게 지그재그로 배치된다. 제1가이드부(1310)와 제2가이드부(1320)는 삼각형 단면 외에 다양한 각형 단면으로 절곡된 복수의 띠판으로 되어 있을 수 있다. 제1가이드부(1310)와 제2가이드부(1320)의 절곡된 띠판은 하측이 트인 상태로 배치된다. 제1가이드부(1310)와 제2가이드부(1320)는 지지부(1340)에 안착되어 지지 고정되거나 유로의 내부에 고정될 수 있다.
스플리트부(1330)는 제1, 제2가이드부(1310, 1320)에서 서로 다른 온도의 배기가스가 흐르는 유로를 향하여 방향을 변경시켜 서로 다른 온도의 배기가스가 섞여 흐르게 한다. 스플리트부(1330)는 제1가이드부(1310)와 제2가이드부(1320) 사이에 배치되어 서로 다른 온도의 배기가스가 흐르는 유로로 나누는 플레이트로 되어 있다.
스플리트부(1330)의 하단변에는 제1가이드부(1310)와 제2가이드부(1320)의 단면과 배치형상에 따라 기체를 통과 시키는 통과홈(1331)이 형성된다. 본 실시예에서 통과홈(1331)은 삼각형 홈으로 되어 있다. 스플리트부(1330)의 하단부에는 제1가이드부(1310)와 제2가이드부(1320)의 단면과 배치형상에 따라 기체를 통과시키는 통과구멍이 형성될 수도 있다. 도 5는 도 3의 배기가스 플로우 스플리터의 스플리트부를 위주로 나타낸 사시도로서, 플레이트로 된 스플리트부(1330)의 하단부에 삼각형의 통과홈(1331)이 형성된 예를 나타낸다.
도 6는 도 3의 배기가스 플로우 스플리터에서 배기가스의 흐름을 나타내는 작용 상태도이다. 도시한 바와 같이 배기덕트(200) 내에 스플리트부(1330)을 사이에 두고 제1가이드부(1310)의 복수의 띠판과 제2가이드부(1320)의 복수의 띠판이 배열된 구조에서, 제1가이드부(1310) 띠판 사이에서는 배기가스가 스플리트부(1330)의 통과홈을 통해 뒷측(도면상)으로 이동하여 제2가이드부(1320)의 띠판 내부로 흘러들어 유동(점선으로 표시)하고, 제2가이드부(1320) 띠판 사이에서는 배기가스가 스플리트부(1330)의 통과홈을 통해 앞측(도면상)으로 이동하여 제1가이드부(1310)의 띠판 내부로 흘러들어 유동(점선으로 표시)하게 되어, 배기가스의 띠를 교대로 이루면서 유동하여, 제1가이드부(1310)와 제2가이드부(1320)의 하측에서 섞이게 된다.
지지부(1340)는 도 4에 도시한 바와 같이 제1가이드부(1310)와 제2가이드부(1320)의 절곡 플레이트가 안착되어 지지 고정되는 부분으로서, 복수의 관통구멍이 형성된 플레이트나, 와이어 메쉬 등의 부재로 되어 있을 수 있다. 제1가이드부(1310)와 제2가이드부(1320)가 유로의 내벽에 고정되는 구조나, 제1가이드부(1310)와 제2가이드부(1320)가 일체형 띠판으로 된 구조에서는 지지부(1340)가 설치되지 않을 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 플로우 스플리터의 다른 예를 나타내는 단면도이고, 도 8은 도 7의 배기가스 플로우 스플리터의 스플리트부를 위주로 나타낸 사시도이다.
도 7 및 도 8에 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 플로우 스플리터(2300)은 제1가이드부(2310)와 제2가이드부(2320)는 호형 단면으로 굴곡된 복수의 띠판으로 되어 있다. 제1가이드부(2310)와 제2가이드부(2320)는 반원형 단면이나 타원형 단면등의 호형 단면으로 구성될 수 있다. 스플리트부(2330)의 하단변에는 제1가이드부(2310)와 제2가이드부(2320)의 단면 형상과 배치형상에 따라 배기가스를 통과시키는 통과홈(2331)이 형성된다. 지지부(2340)을 포함하여 나머지 배기가스 플로우 스플리터(2300)의 구성은 도 4 및 도 5에 도시한 도시한 배기가스 플로우 스플리터(1300)의 구성과 유사하므로 자세한 설명은 생략한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 플로우 스플리터에서 제1, 제2가이드부의 다른 예를 나타내는 일부 사시도이다. 도 9에 도시한 바와 같이 본 실시예에서 제1가이드부(3310)와 제2가이드부(3320)는 각형(본 실시예에는 삼각형) 단면으로 절곡된 절곡부(3311, 3321)를 가진 일체형 띠판으로 되어 있다. 인접하는 절곡부(3311, 3321) 사이의 평탄부(3312, 3322)에는 공기가 하측으로 통과하기 위한 관통구멍(3312a, 3322a)가 형성되어 있다. 본 실시예에서는 도 4에 도시한 지지부(1340)가 필요하지 않다. 본 실시예의 나머지 구성은 도 4의 구성과 유사하므로 자세한 설명은 생략한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 플로우 스플리터에서 제1,제2가이드부의 또 다른 예를 나타내는 일부 사시도이다. 도 10에 도시한 바와 같이 본 실시예에서 제1가이드부(4310)와 제2가이드부(4320)는 호형(본 실시예에서는 반원형) 단면으로 절곡된 절곡부(4311, 4321)를 가진 일체형 띠판으로 되어 있다. 인접하는 절곡부(4311, 4321) 사이의 평탄부(4312, 4322)에는 공기가 하측으로 통과하기 위한 관통구멍(4312a, 4322a)가 형성되어 있다. 본 실시예에서는 도 4에 도시한 지지부(1340)가 필요하지 않다. 본 실시예의 나머지 구성은 도 7의 구성과 유사하므로 자세한 설명은 생략한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 플로우 스플리터의 다른 예를 나타내는 평면도이고, 도 12는 도 11에서 화살표 B-B선에 따른 단면도이며, 도 13은 도 11의 배기가스 플로우 스플리터의 스플리트부를 위주로 나타낸 사시도이다.
도 11 내지 도 13에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 플로우 스플리터(5300)은 제1가이드부(5310), 제2가이드부(5320), 스플리트부(5330) 및 지지부(5340)을 포함한다.
본 실시예에서는 제1가이드부(5310)와 제2가이드부(5320)는 삼각형 단면으로 절곡된 복수의 띠판으로 되어 있으며, 제1가이드부(5310)의 복수의 띠판과 제2가이드부(5320)의 복수의 띠판은 스플리트부(5330)을 사이에 두고 서로 겹쳐서 어긋나게 지그재그로 배치된다. 제1가이드부(5310)의 인접하는 띠판과 제2가이드부(5320)의 인접하는 띠판 사이는 배기가스가 하측으로 용이하게 빠지도록 이격되어 설치된다.
스플리트부(5330)의 하단변에 형성된 통과홈(5331)은 제1가이드부(5310)와 제2가이드부(5320)가 겹쳐서 배치된 부분의 단면에 따라 지지부(5340)에 닿지 않게 트여 형성된다. 본 실시예의 배기가스 플로우 스플리터(5300)의 나머지 구성은 도 3 내지 도 5에 도시된 배기가스 플로우 스플리터(1300)의 구성과 유사하므로 자세한 설명은 생락한다.
본 실시예의 배기가스 플로우 스플리터(5300)에서 배기가스의 흐름은 도 14에 도시한 바와 같이, 제1가이드부(5310)의 띠판과 제2가이드부(5320)의 띠판이 겹친 부분의 사이 공간의 통과홈(5331 : 도 13참조)을 통해 배기가스가 제2가이드부(5320)에서 제1가이드부(5310)으로 이동하는 한편 제1가이드부(5310)에서 제2가이드부(5320)으로 이동하는 유동이 된다. 이에 따라 도 6에 도시한 배기가스의 띠보다 더욱 촘촘한 배기가스의 띠를 이루면서 유동하여, 제1가이드부(5310)와 제2가이드부(5320)의 하측에서 섞이게 된다.
도 15은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 플로우 스플리터의 또 다른 예를 나타내는 단면도이고, 도 16은 도 15의 배기가스 플로우 스플리터의 스플리트부를 위주로 나타낸 사시도이다.
도 15 및 도 16에 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 플로우 스플리터(6300)은 제1가이드부(6310)와 제2가이드부(6320)는 호형 단면으로 굴곡된 복수의 띠판으로 되어 있으며, 제1가이드부(6310)의 복수의 띠판과 제2가이드부(6320)의 복수의 띠판은 스플리트부(6330)을 사이에 두고 서로 겹쳐서 어긋나게 지그재그로 배치된다. 제1가이드부(6310)의 인접하는 띠판과 제2가이드부(6320)의 인접하는 띠판 사이는 배기가스가 하측으로 용이하게 빠지도록 이격되어 설치된다.
스플리트부(6330)의 하단변에는 제1가이드부(6310)와 제2가이드부(6320)의 단면 형상과 배치형상에 따라 배기가스를 통과시키는 통과홈(6331)이 형성된다. 지지부(6340)을 포함하여 나머지 배기가스 플로우 스플리터(6300)의 구성은 도 12 및 도 13에 도시한 도시한 배기가스 플로우 스플리터(5300)의 구성과 유사하므로 자세한 설명은 생략한다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 플로우 스플리터에서 제1, 제2가이드부의 또 다른 예를 나타내는 일부 사시도이다. 도 17에 도시한 바와 같이 본 실시예에서 제1가이드부(7310)와 제2가이드부(7320)는 각형(본 실시예에는 삼각형) 단면으로 절곡된 절곡부(7311, 7321)를 가진 일체형 띠판으로 되어 있다. 절곡부(7311, 7321)의 하부에는 공기가 하측으로 통과하기 위한 관통구멍(7311a, 7321a)가 형성되어 있다. 본 실시예에서는 도 12에 도시한 지지부(5340)가 필요하지 않다. 본 실시예의 나머지 구성은 도 12의 구성과 유사하므로 자세한 설명은 생략한다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 플로우 스플리터에서 제1,제2가이드부의 또 다른 예를 나타내는 일부 사시도이다. 도 18에 도시한 바와 같이 본 실시예에서 제1가이드부(8310)와 제2가이드부(8320)는 호형(본 실시예에서는 반원형) 단면으로 절곡된 절곡부(8311, 8321)를 가진 일체형 띠판으로 되어 있다. 절곡부(8311, 8321)의 하부에는 공기가 하측으로 통과하기 위한 관통구멍(8312a, 8321a)가 형성되어 있다. 본 실시예에서는 도 15에 도시한 지지부(6340)가 필요하지 않다. 본 실시예의 나머지 구성은 도 15의 구성과 유사하므로 자세한 설명은 생략한다.
도 19a 및 도 19b는 배기 덕트 내에 스플리트부가 없이 가이드부가 설치되어 배기가스가 혼합되는 경우의 온도변화 해석도(Plane 1 및 Plane 2)이고, 도 20a 및 도 20b는 배기 덕트 내에 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 스플리터가 설치되어 배기가스가 혼합되는 경우의 온도변화 해석도(Plane 1 및 Plane 2)이다.
온도변화 해석의 시험은 보일러 최대연속정격(BMCR)의 고부하와 30% 저부하 운전에서 실시하였으며, 과열기(SH)를 거친 배기가스를 제2가이드부에 유입시키고 재열기(RH)를 거친 배기가스를 제1가이드부에 유입시켜 배기가스 플로우 스플리트의 하측 출구부의 온도를 측정하였다. 본 발명의 시험에서는 도 3 및 도 4에 도시된 배기가스 플로우 스플리터가 사용되었으며, 종래 예의 시험에서는 본 발명의 스플리트부가 제거된 상태로 본 발명의 제1가이드부와 제2가이드부를 구획하는 칸막이가 사용되었다. 표 1은 시험조건 및 결과를 나타낸다.
고부하(BMCR) 저부하(30% NR)
본 발명의 예 종래 예 본발명의 예 종래 예
과열기 가스온도
(℃)		 365.0 365.0 227.1 227.1
과열기 가스유량
(kg/s)		 715.0 715.0 58.4 58.4
재열기 가스온도
(℃)		 356.0 356.0 320.2 320.2
재열기 가스유량
(kg/s)		 370.0 370.0 330.9 330.9
과열기 가스압력
(pascal)		 211.5 229.1 13.7 0.2
재열기 가스압력
(pascal)		 146.2 216.2 43.3 94.7
최대 출구온도
(℃)		 363.4 364.9 313.8 317.8
최소 출구온도
(℃)		 360.8 357.8 301.0 285.8
최대와 최소 온도편차
(℃)		 2.6 7.1 12.7 32.0
표 1로 나타난 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 배기가스 플로우 스플리터가 설치된 구성에서는 종래예와 동일한 압력강하상태에서 온도편차 저감량이 저부하에서 32.0℃에서 12.7℃로 감소하고, 고부하에서 7.1℃에서 2.6℃로 감소하였음을 알 수 있다. 따라서 별도의 혼합믹서가 없이 배기가스의 믹싱효율을 현저히 높일 수 있고, SCR 입구에서의 온도분포 차이를 줄일 수 있게 된다.
이에 따라, 보일러 후단부에 설치된 열교환부를 흐르는 공기량 제어를 용이하게 하여 열교환효율을 상승시키는 한편 선택적 촉매환원부의 탈질을 용이하게 하여 배기가스 정화효율을 높일 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100: 보일러 200: 배기덕트
1000 : 보일러의 배기장치
1100: 제1열교환부 1200: 제2열교환부
1300: 배기가스 플로우 스플리터 1310: 제1가이드부
1320: 제2가이드부 1330: 스플리트부
1331: 통과홈 1340: 지지부
1400: 선택적 촉매환원부

Claims (16)

  1. 서로 다른 온도의 기체가 흐르는 유로에 각각 설치되어 기체를 복수의 갈래로 안내하는 제1, 제2가이드부;
    상기 제1, 제2가이드부에서 서로 다른 온도의 기체가 흐르는 유로를 향하여 방향을 변경시켜 서로 다른 온도의 기체가 섞여 흐르게 하는 스플리트부를 포함하고,
    상기 스플리트부는 상기 제1가이드부와 상기 제2가이드부의 사이에 배치되어 서로 다른 온도의 기체가 흐르는 유로로 나누는 플레이트인 것을 특징으로 하는 배기가스 플로우 스플리터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2가이드부는 각 유로를 수평으로 가로질러 반대쪽 유로의 방향으로 길게 배치되는 것을 특징으로 하는 배기가스 플로우 스플리터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2가이드부는 기체의 흐름방향을 따라 복수의 단으로 설치되는 것을 특징으로 하는 배기가스 플로우 스플리터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2가이드부는 각형 단면으로 절곡된 복수의 띠판으로서,
    상기 제1가이드부의 복수의 띠판과 상기 제2가이드부의 복수의 띠판은 서로 어긋나게 지그재그로 배치되는 것을 특징으로 하는 배기가스 플로우 스플리터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2가이드부는 호형 단면으로 굴곡된 복수의 띠판으로서,
    상기 제1가이드부의 복수의 띠판과 상기 제2가이드부의 복수의 띠판은 서로 어긋나게 지그재그로 배치되는 것을 특징으로 하는 배기가스 플로우 스플리터.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 제1가이드부의 복수의 띠판과 상기 제2가이드부의 복수의 띠판은 서로 겹쳐서 어긋나게 지그재그로 배치되는 것을 특징으로 하는 배기가스 플로우 스플리터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2가이드부는 각형 단면으로 절곡된 절곡부를 가진 일체형 띠판으로서,
    상기 제1가이드부의 절곡부와 상기 제2가이드부의 절곡부는 서로 어긋나게 지그재그로 배치되는 것을 특징으로 하는 배기가스 플로우 스플리터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2가이드부는 각형 단면으로 절곡된 절곡부를 가진 일체형 띠판으로서,
    상기 제1가이드부의 절곡부와 상기 제2가이드부의 절곡부는 서로 겹쳐서 어긋나게 지그재그로 배치되는 것을 특징으로 하는 배기가스 플로우 스플리터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2가이드부는 호형 단면으로 절곡된 굴곡부를 가진 일체형 띠판으로서,
    상기 제1가이드부의 굴곡부와 상기 제2가이드부의 굴곡부는 서로 어긋나게 지그재그로 배치되는 것을 특징으로 하는 배기가스 플로우 스플리터.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2가이드부는 호형 단면으로 절곡된 굴곡부를 가진 일체형 띠판으로서,
    상기 제1가이드부의 굴곡부와 상기 제2가이드부의 굴곡부는 서로 겹쳐서 어긋나게 지그재그로 배치되는 것을 특징으로 하는 배기가스 플로우 스플리터.
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 스플리트부의 하단변에는 상기 제1가이드부와 상기 제2가이드부의 단면과 배치형상에 따라 기체를 통과시키는 통과홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 배기가스 플로우 스플리터.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 스플리트부의 하단부에는 상기 제1가이드부와 상기 제2가이드부의 단면과 배치형상에 따라 기체를 통과시키는 통과구멍이 형성되는 것을 특징으로 하는 배기가스 플로우 스플리터.
  14. 보일러 후단부에 설치되어 배기가스와 열교환하는 제1, 제2열교환부와, 상기 제1, 제2열교환부를 통과한 배기가스가 지나면서 섞이게 하는 배기가스 플로우 스플리터와, 상기 배기가스 플로우 스플리터에서 혼합되어 공급된 배기가스를 정화시키는 선택적 촉매환원부를 포함하며,
    상기 배기가스 플로우 스플리터는
    서로 다른 온도의 기체가 흐르는 유로에 각각 설치되어 기체를 복수의 갈래로 안내하는 제1, 제2가이드부;
    상기 제1, 제2가이드부에서 서로 다른 온도의 기체가 흐르는 유로를 향하여 방향을 변경시켜 서로 다른 온도의 기체가 섞여 흐르게 하는 스플리트부를 포함하고,
    상기 스플리트부는 상기 제1가이드부와 상기 제2가이드부의 사이에 배치되어 서로 다른 온도의 기체가 흐르는 유로로 나누는 플레이트인 것을 특징으로 하는 보일러 배기장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1열교환부에는 과열기가 설치되고, 상기 제2열교환부에는 재열기가 설치되는 것을 특징으로 하는 보일러 배기장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1열교환부에는 재열기가 설치되고, 상기 제2열교환부에는 과열기가 설치되는 것을 특징으로 하는 보일러 배기장치.
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