KR101965756B1 - 증기보일러의 폐열 회수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 증기보일러의 폐열 회수장치에 관한 것이며, 상세하게는 연도에 다기능 열교환기를 설치하여 과열기, 온수가열기 및 절탄가의 기능을 모두 충족 할 수 있도록한 증기 보일러의 폐열 회수장치에 관한 것으로서, 환경공해를 저감하고, 구조가 단순화되며, 다용도에 널리 사용함으로써 수요자의 욕구를 충족토록 한 것이다.
본 발명은 연도(12)에 다기능 열교환기(21)를 설치하여 상기 다기능 열교환기(21)의 입구와 포화증기 주공급관(13)의 보일러 통체(11)의 연결부 근처에 포화증기 지관(22)을 연결하며, 상기 다기능 열교환기(21)의 출구에 과열증기 도관(23)을 연결한 과열기(20)와; 온수저장탱크(31)와 상기 포화증기 지관(22)에 가열용 급수도관(32)을 연결하고, 상기 과열증기 도관(23)과 상기 온수저장탱크(31)에 온수도관(33)을 연결하며, 상기 온수저장탱크(31)에 저장된 가열용 급수가 다기능 열교환기(21)를 순환하면서 가열되는 온수가열기(30)와; 급수탱크(41)와 상기 포화증기 지관(22)에 급수관(42)을 연결하고, 상기 과열증기도관(23)과 수실에 예열급수도관(43)을 연결하여서, 상기 급수탱크(41)내의 급수가 다기능 열교환기(21)를 순환하면서 예열되는 절탄기(40)와; 상기 포화증기 주공급관(13)의 포화증기 지관(22)의 연결부의 후방, 포화증기 지관(22), 과열증기 도관(23)의 말단, 가열용 급수도관(32), 온수도관(33), 급수관(42) 및 예열급수도관(43)에 설치한 밸브(51A~51G); 를 포함하여 구성한 것이다.

Description

증기보일러의 폐열 회수장치{WASTE HEAT RECOVERY APPARATUS OF STEAM BOILER}

본 발명은 증기보일러의 폐열 회수장치에 관한 것이며, 상세하게는 연도에 다기능 열교환기를 설치하여 과열기, 온수가열기 및 절탄기의 기능을 모두 충족 할 수 있도록한 증기보일러의 폐열 회수장치에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 증기보일러의 연소실에서 연료를 연소시켜 전열면을 가열하여 증기를 생성하고 연도로 배출되는 배기가스는 200℃ 이상이 되므로 상기 폐열을 회수하기 위하여 연도에 과열기와 절탄기를 직렬로 설치하여서 과열기는 포화증기를 과열증기화 하고, 절탄기에서는 급수를 예열하여 효율을 증대하고 있다.

상기와 같이 연도에 과열기와 절탄기를 직렬로 설치하면 통풍장애를 일으켜 연소실내의 온도가 높아지기 때문에 질소산화물(NOx)의 발생량이 증가되어 환경공해의 요인이 되는 문제점이 발생하는 것이다.

본 발명의 발명자 및 출원인은 상기한 연도에 과열기와 절탄기를 직렬로 설치한 증기보일러의 문제점을 개선한 증기보일러 부설 과열기겸 온수가열기를 제안하여 특허문헌 1에 개시된 바 있다.

상기 특허문헌 1의 증기보일러 부설 온수가열기는 증기보일러 본체의 상부에 형성한 증기실에 주공급관을 연결하고, 연도에 과열기겸 온수 열교환기를 설치하여 상기 과열기겸 온수 열교환기의 하부 일측과 상기 주공급관의 입구에 포화증기 공급관을 연결함과 아울러 상기 포화증기 공급관의 입구와 상기 주공급관의 포화증기 공급관의 연결부 후방에 밸브 A·B를 각각 설치하고, 상기 과열기겸 온수 열교환기의 상부와 상기 주공급관의 출구측에 과열증기 도관을 연결하여 상기 과열증기 도관에 제어밸브 A를 설치함과 아울러 상기 과열증기 도관의 제어밸브 A 입구측에 온수도관을 연결하여 제어밸브 B를 설치하며, 상기 과열기겸 온수 열교환기의 하부 타측에 펌프부설 급수관을 연결하여서, 상기 과열기겸 온수 열교환기에 포화증기 또는 급수를 공급하여 과열화하거나 온수를 선택적으로 생성토록 한 것이다.

[특허문헌1] KR 10-1006761 B1

그러나 상기 특허문헌1의 증기보일러 부설 과열기겸 온수 가열기는 폐열에 의하여 포화증기를 과열화 함과 아울러 온수를 생성하면서 연소실 내의 온도가 상승되지 않도록하여 질소산화물의 생성증가를 방지한 장점은 있으나, 과열기겸 온수 열교환기에 대한 기능의 다양화의 필요성이 대두되고 특히 폐열에 의한 절탄기의 기능의 추가가 절실한 실정이다.

본 발명은 상기한 실정을 감안하여 환경공해를 저감하고, 구조를 단순화하며, 다용도에 널리 사용함으로써 수요자의 욕구를 대폭 수용할 수 있는 증기보일러의 폐열 회수장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 연도에 다기능 열교환기를 설치하여 상기 다기능 열교환기의 입구와 포화증기 주공급관의 보일러 통체의 연결부 근처에 포화증기 지관을 연결하며, 상기 다기능 열교환기의 출구에 과열증기 도관을 연결한 과열기와;

온수저장탱크와 상기 포화증기 지관에 가열용 급수도관을 연결하고, 상기 과열증기 도관과 상기 온수저장탱크에 온수도관을 연결하며, 상기 온수저장탱크에 저장된 가열용 급수가 다기능 열교환기를 순환하면서 가열되는 온수가열기와;

급수탱크와 상기 포화증기 지관에 급수관을 연결하고, 상기 과열증기 도관과 보일러 통체의 수실에 예열급수도관을 연결하여서, 상기 급수탱크내의 급수가 다기능 열교환기를 순환하면서 예열되는 절탄기와;

상기 포화증기 주공급관의 포화증기 지관의 연결부의 후방, 포화증기 지관, 과열증기 도관의 말단, 가열용 급수도관, 온수도관, 급수관 및 예열급수도관에 설치한 밸브; 를 포함하여 구성한 것이다.

이상과 같이 본 발명은 연도에 다기능 열교환기만을 설치하므로 연소실에서 연소된 화염이 전열면을 가열한 후 연도로 배출될때 통풍장애를 일으키지 않기때문에 질소산화물의 생성을 억제함으로써 환경공해를 저감할 수 있고, 폐열회수가 양호하여 열효율을 증대시킬 수 있는 것이다.

또한 본 발명은 연도에 다기능 열교환기를 설치하여, 포화증기를 과열화하고, 온수를 생성하며, 급수를 예열함으로써 1개의 열교환기가 다기능화 되기때문에 구조가 단순화 되고 다용도에 널리 사용함으로써 수요자의 욕구를 대폭 수용할 수 있게 되는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예의 구성도

도 1은 본 발명의 실시예의 구성도로서, 부호 10은 증기보일러로서, 상기 증기보일러(10)는 도면에서 노통연관 보일러를 도시하였으므로 이 노통연관 보일러에 의하여 설명한다.

상기 증기보일러(10)는 보일러 통체(11)의 내부 하방 일측에 노통을 설치하고, 상기 노통의 측면 및 상부에 연관을 배설하여 노통에서 연소된 화염이 반전하여 연관을 경유한후 연도(12)로 배출되도록하고, 상기 보일러 통체(11)의 하부에는 수실이 상부에는 증기실이 형성되며, 상기 증기실에는 포화증기 주공급관(13)을 연결하여서, 보일러 통체(11)에서 생성된 포화증기를 포화증기 사용처에 공급하는 것이다.

상기한 증기보일러는 노통연관 보일러에 대하여 도시하고 설명하였으나, 이것에 한하지 않고 주지된 증기보일러이면 제한되지 않는 것이다.

부호 20은 과열기로서, 상기 과열기(20)는 상기연도(12)에 다기능 열교환기(21)를 설치하여 상기 다기능 열교환기(21)의 입구와 포화증기 주공급관(13)의 보일러 통체(11)의 연결부 근처에 포화증기 지관(22)을 연결하며, 상기 다기능 열교환기(21)의 출구에 과열증기 도관(23)을 연결하여서, 포화증기를 다기능 열교환기(21)를 순환시켜 폐열에 의하여 과열증기화 하는 것이다.

상기 다기능 열교환기(21)는 입구 헤더(121)와 출구 헤더(123) 사이에 다수열의 지그재그형 열교환관(123)을 배치하여 전열면적을 획기적으로 증대한것이다.

상기 다기능 열교환기(21)는 상기한 것이외에 코일형, U형 등 주지된것을 사용하여도 좋다.

부호 30은 온수가열기로서, 상기 온수가열기(30)는 온수저장탱크(31)와 상기 포화증기 지관(22)에 가열용 급수도관(32)을 연결하고, 상기 과열증기 도관(23)과 상기 온수저장탱크(31)사이에 온수도관(33)을 연결하여서, 상기 온수저장탱크(31)에 저장된 가열용 급수(온수저장탱크에 저장된 낮은온도의 온수 포함)를 다기능 열교환기(21)를 순환시켜 폐열에 의하여 가열하여 온수를 생성하는것이다.

부호 40은 절탄기로서, 상기 절탄기(40)는 급수탱크(41)와 상기 포화증기 지관(22)에 급수관(42)을 연결하고, 상기 과열증기 도관(23)과 보일러 통체(11)의 하부에 형성되는 수실 사이에 예열급수도관(43)을 연결하여서, 급수탱크(41)에 저장된 급수를 다기능 열교환기(21)에 순환시켜 페열에 의하여 예열한후 보일러 통체(11)에 급수로서 공급하는것이다.

또한 상기 포화증기 주공급관(13)의 포화증기 지관(22)의 연결부의 후방, 포과증기 지관(22), 과열증기 도관(23)의 말단, 가열용 급수도관(32), 온수도관(33), 급수관(42) 및 예열급수도관(43)에 밸브(51A),(51B),(51C),(51D),(51E),(51F),(51G)를 각각 설치한것이다.

그리고 상기 급수도관(32) 및 급수관(40)에는 순환펌프(32')(42')를 각각 설치하여 가열용 급수와 절탄기용 급수의 공급을 양호하게 한것이다.

미설명부호 14는 버너, 44는 체크 밸브, 61A, 61B는 급수탱크(41) 및 온수 저장탱크(31) 급수제어용 밸브, 62는 급수공급도관이다.

이하 기능별 작용에 대하여 설명한다.

과열기 기능

보일러 통체(11)에서 생성된 포화증기를 포화증기 지관(22)을 통하여 다기능 열교환기(21)의 열교환관(123)을 순화시키면 연도(12)로 배출되는 폐열에 의하여 가열되어 과열화되며, 이 과열화된 과열증기는 과열증기 도관(23)을 거쳐 필요한 사용처에 공급하는 것이다. 이 때 밸브(51A)(51D)(51E)(51F)(51G)는 패쇄하고, 밸브(51B)(51C)는 개방하는 것이다.

온수생성기 기능

온수저장탱크(31)에 저장된 급수 및 낮은온도의 가열하려는 온수를 순환펌프(32')에 의하여 가열용 급수도관(32)을 통하여 다기능 열교환기(21)로 순환시켜 폐열에 의하여 가열하여서 온수를 생성한 후 온수도관(33)에 의하여 온수저장탱크(31)에 저장한후 필요한 온수 사용처에 공급하는 것이다. 이때 밸브(51A)(51B)(51C)(51F)(51G)는 폐쇄하고, 밸브(51D)(51E)는 개방하는 것이다.

절탄기 기능

급수탱크(41)에 저장된 급수를 순환펌프(42')에 의하여 급수관(42)을 통하여 다기능 열교환기(21)에서 예열한다음 예열급수도관(43)으로 보일러 통체(11)의 하부에 형성되는 수실에 예열된 급수를 공급하는 것이다.

이때 밸브(51A)(51B)(51C)(51D)(51E)는 폐쇄하고, 밸브(51F)(51G)는 개방하는것이다.

한편 보일러 통체(11)에서 생성된 포화증기를 포화증기 공급처에 공급할때에는 밸브(51A)를 개방하고 밸브(51B)만을 페쇄하면 보일러 통체(11)에서 생성된 포화증기는 포화증기 도관(13)을 통하여 포화증기 사용처에 공급하는 것이다.

11 : 보일러 통체 20 : 과열기 30 : 온수가열기
40 : 절탄기

Claims (3)

1. 연도에 다기능 열교환기를 설치하여 상기 다기능 열교환기의 입구와 포화증기 주공급관의 보일러 통체의 연결부 근처에 포화증기 지관을 연결하며, 상기 다기능 열교환기의 출구에 과열증기 도관을 연결한 과열기와;
   온수저장탱크와 상기 포화증기 지관에 가열용 급수도관을 연결하고, 상기 과열증기 도관과 상기 온수저장탱크에 온수도관을 연결하며, 상기 온수저장탱크에 저장된 가열용 급수가 다기능 열교환기를 순환하면서 가열되는 온수가열기와;
   급수탱크와 상기 포화증기 지관에 급수관을 연결하고, 상기 과열증기 도관과 보일러 통체의 하부에 형성되는 수실에 예열급수도관을 연결하여서, 상기 급수탱크내의 급수가 다기능 열교환기를 순환하면서 예열되는 절탄기와;
   상기 포화증기 주공급관의 포화증기 지관의 연결부의 후방, 포화증기 지관, 과열증기 도관의 말단, 가열용 급수도관, 온수도관, 급수관 및 예열급수도관에 설치한 밸브; 를 포함하여 구성한 증기보일러의 폐열 회수장치.
2. 제 1항에 있어서, 다기능 열교환기는 입구 헤더와 출구 헤더 사이에 다수열의 지그재그형 열교환관을 배치한 증기보일러의 폐열 회수장치.
3. 제 1항에 있어서, 급수도관 및 급수관에 순환펌프를 설치한 증기보일러의 폐열 회수장치.

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