KR102021123B1 - Hybrid condensing flue and smoke tube boiler - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a hybrid condensing flue and smoke tube type boiler. The purpose of the present invention is to improve efficiency by producing and supplying steam and hot water by a single boiler and operate without control and a complex structure. According to the present invention, the hybrid condensing flue and smoke tube type boiler includes: a main body (1) filled with water; a flue (2) installed in the main body and including an inlet at a front end and an open outlet at a rear end; a burner (3) installed in the inlet of the flue (2) and generating a flame to the rear end; multiple smoke tubes (4) formed on the circumference of the flue and generating the steam by heating the water in the main body as the flame and combustion gas generated in the flue pass the multiple smoke tubes (4); a steam supply unit supplying the steam generated in the main body; and a hot water supply unit (10) generating hot water by heating raw water by using the steam in the main body as a heat medium. So, one among the stem and the hot water produced by the steam supply unit and the hot water supply unit is supplied. The hot water supply unit enables the steam of a steam chamber and the raw water to be heat-exchanged in a heat transfer space by having the heat transfer space separated from the steam chamber in the steam chamber in the main body.

Description

하이브리드 응축형 노통 연관식 보일러{HYBRID CONDENSING FLUE AND SMOKE TUBE BOILER}HYBRID CONDENSING FLUE AND SMOKE TUBE BOILER

본 발명은 노통 연관식 보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 1기의 보일러에서 증기와 온수를 동시에 생산하여 공급 가능한 하이브리드 응축형 노통 연관식 보일러에 관한 것이다.The present invention relates to a furnace tube associated boiler, and more particularly, to a hybrid condensation furnace tube associated boiler capable of producing and supplying steam and hot water simultaneously in one boiler.

이 부분은 본 출원 내용과 관련된 배경 정보를 제공할 뿐 반드시 선행기술이 되는 것은 아니다.This section provides background information related to the present application but is not necessarily prior art.

노통 연관 보일러는 보일러 본체의 하부에 후방을 폐쇄한 노통을 배치하여 그 주위에 수실을 형성하고 상기 수실의 노통 상부에 상기 노통과 연통되는 다수의 연관을 설치하거나, 보일러 본체의 중앙에 후방을 폐쇄한 노통을 배치하여 그 주위에 수실을 형성하고, 상기 수실의 노통 주위에 상기 노통과 연통되는 다수의 연관을 동심원 상으로 설치한 것이다.The furnace plumbing boiler arranges the furnace with the rear closed at the bottom of the boiler body to form a water chamber around it and installs a plurality of tubes communicating with the furnace at the top of the furnace of the chamber, or closes the rear at the center of the boiler body. One furnace is arranged to form a chamber around it, and a plurality of conduits communicating with the furnace are installed concentrically around the barrel of the chamber.

상기 노통 연관 보일러는 노통의 개구부 측에서 노통 내에 연료를 공급하여 연소시키면 그 화염은 노통의 내부를 통과하면서 노통 외부 즉, 수실내의 관수를 복사전열로 가열하고 연소가스로 되어 연관을 경유하면서 수실내의 관수를 재가열한 후 연도로 배출되는 과정에서 수실에 수용된 물을 가열하여 증기를 만드는 것이다.The furnace associated boiler supplies fuel through the furnace at the opening side of the furnace and burns the flame while passing through the inside of the furnace, heating the water outside the furnace, that is, the chamber, by radiant heat, and burning the gas through the tube. In the process of reheating the water in the room and discharging it into the flue, steam is generated by heating the water contained in the chamber.

노통 연관 보일러는 용량이 크고 열효율이 높기 때문에, 주로 공장 등의 산업용, 대형 빌딩이나 중앙 난방식 아파트의 난방용, 대중목욕탕용 등으로 사용되고 있으며, 노통이 수직으로 설치되는 입형과 노통이 수평으로 설치되는 횡형이 있다.Due to its large capacity and high thermal efficiency, the boiler is mainly used for industrial purposes such as factories, heating in large buildings or central heating apartments, and for public baths. There is a horizontal type.

통상 보일러는 열매체로 증기 또는 온수를 생산하는 것으로 구분될 수 있다.Typically, boilers can be classified as producing steam or hot water as heat medium.

보일러 시스템에 대하여 설명하면, 증기보일러에서는 급수펌프로 보일러수를 보일러에 급수하여 보일러에 설치된 연소장치에 의하여 연료를 연소시키고 그 연소열이 보일러 전열면에 전달되어 보일러 내부로 공급된 보일러수가 증기를 발생하게 된다. 따라서 증기보일러에서는 일정한 상용 수위가 존재하며 보일러가 운전 가동 시에는 언제나 상용수위로 유지되어야 하며, 만약에 상용수위보다 낮은 저수위가 발생한다면 보일러는 안전을 위하여 연소가 정지하는 등 안전장치를 필수적으로 갖추어야 한다.Referring to the boiler system, the steam boiler feeds boiler water to the boiler using a feed water pump to combust fuel by a combustion device installed in the boiler, and the heat of combustion is transferred to the boiler heat transfer surface to generate steam from the boiler. Done. Therefore, a constant commercial water level exists in the steam boiler, and the boiler must be maintained at the commercial water level at all times during operation. If a low water level is lower than the commercial water level, the boiler must be equipped with a safety device such as to stop the combustion for safety. do.

반면, 온수보일러에서는 대부분의 제품들이 보일러 내부를 온수로 가득 채워서 그 열매체인 온수에서 연료의 연소열을 흡수하는 것으로, 보통 온수보일러의 경우 환수 노즐과 출구 노즐을 구비하는 경우가 일반적이다. 물론 간접가열방식을 채용하는 진공온수 보일러에서와 같이 감압 증기를 이용하는 보일러에서는 비급수 방식의 경우도 있으며, 일정 수위를 항상 유지하는 제품도 있으나, 감압증기의 간접가열방식으로 가열되어 발생되는 온수의 온도는 비교적 낮은 60∼70℃ 정도여서 대부분 난방이나 급탕의 용도로 제한적으로만 사용하게 된다. 또, 간접가열 진공온수 보일러는 온수만 공급할 수 있으며, 하이브리드 보일러에서와 같이 1기의 보일러에서 증기와 온수 즉 서로 다른 2개의 열매체를 단독이나 병행하여 공급할 수는 없는 것이다.On the other hand, in a hot water boiler, most of the products fill the boiler with hot water to absorb the heat of combustion of the fuel in the hot water, which is a heat medium. In general, a hot water boiler has a return nozzle and an outlet nozzle. Of course, boilers that use reduced pressure steam, such as vacuum hot water boilers that employ indirect heating, may be non-water-fed. Some products may maintain a constant level of water, but hot water generated by heating by indirect heating may be used. The temperature is relatively low 60 ~ 70 ℃, so most of them are used only for heating or hot water supply. In addition, the indirect heating vacuum hot water boiler can supply only hot water, and it is not possible to supply steam and hot water, that is, two different heat mediums alone or in parallel, in one boiler as in a hybrid boiler.

만약에 일반적인 증기보일러에 열교환기를 추가로 설치하여 증기와 온수를 동시에 공급할 수 있다고 가정하여도 그것은 열교환에 의한 내부 전열로 인하여, 증기보일러 내부에서는 포화증기의 발생이 어렵고 습증기가 발생되기 때문에 발생하는 증기의 엔탈피가 낮을 뿐 아니라, 증기의 이용효율 측면에서도 효과적으로 사용할 수 없었다.Even if it is assumed that additional steam and hot water can be supplied at the same time by installing an additional heat exchanger in a general steam boiler, it is difficult to generate saturated steam in the steam boiler due to internal heat transfer by heat exchange and it is generated due to the generation of wet steam. Not only was the enthalpy low, but it could not be effectively used in terms of steam utilization efficiency.

뿐 만 아니라, 증기보일러와 별개로 열교환장치를 외부에 설치하는 경우에는 보일러에서 발생하는 증기와 이들을 연결하는 증기배관과 응축수배관, 밸브, 트랩 등 부속들이 필요하며, 또 열교환장치의 몸체는 물론이고, 안전장치 그리고 응축수의 회수와 동체에서의 방열을 최소화하기 위한 보온 시공을 필수적으로 해야 하는 등 압력용기 제작 기준과 설치 등에 따른 모든 법적 규제사항을 준수하여야 한다.In addition, when the heat exchanger is installed outside of the steam boiler, steam generated from the boiler, steam pipes, condensate pipes, valves, and traps that connect them are required, as well as the body of the heat exchanger. In addition, all legal regulations concerning the construction and installation of pressure vessels must be complied with, including mandatory installation of safety vessels and insulators to minimize condensate recovery and heat dissipation.

또, 열교환장치를 독립적으로 시공하는 경우 이를 설치할 장소 즉 공간이 별도로 필요하게 되며, 압력계 등의 계측기가 개별로 필요하고 온도 제어를 위해서는 온도조절밸브 등 고가의 배관 기자재 설비가 필수적이어야 했다.In addition, when the heat exchanger is independently installed, a place for installing it, that is, a space is required separately, and a measuring instrument such as a pressure gauge is required separately, and an expensive piping equipment facility such as a temperature control valve was required for temperature control.

등록특허 제10-1044249호Patent Registration No. 10-1044249

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 1기의 보일러에서 서로 다른 열매체인 증기와 온수를 생산하여 단독이나 병행하여 공급함으로써 보일러의 효율성을 향상하는 하이브리드 응축형 노통 연관식 보일러를 제공하려는데 그 목적이 있다. The present invention is to solve the problems as described above, to provide a hybrid condensation-type furnace-associated boiler to improve the efficiency of the boiler by supplying steam or hot water of different heat medium in a single boiler alone or in parallel. I want to do that.

본 발명에 의한 하이브리드 응축형 노통 연관식 보일러는, 내부에 물이 채워지는 본체와; 상기 본체 내부에 설치되면서 전단에 입구가, 후단에 개방형의 출구가 구비되는 노통과; 상기 노통의 입구에 설치되며 그 후단쪽으로 불꽃화염을 발생하는 버너와; 상기 노통의 둘레부에 형성되며 상기 노통에서 발생하는 화염과 연소가스가 통과하면서 상기 본체 내부의 물을 가열하여 증기를 발생하는 다수의 연관과; 상기 본체에서 생성한 증기를 공급하는 증기 공급부와; 상기 본체 내부의 증기를 열매체로 하여 원수를 가열하여 온수를 생성하는 온수 공급부를 포함하여 상기 증기 공급부와 온수 공급부에서 생산한 증기와 온수 중 하나 이상을 공급하며, 상기 온수 공급부는 상기 본체 내부의 증기실에 상기 증기실과 격리되는 전열공간을 형성하고 상기 전열공간 안에서 상기 증기실의 증기와 원수의 열교환이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.Hybrid condensation type furnace associated boiler according to the present invention, the body is filled with water therein; A furnace having an inlet at the front end and an open outlet at the rear end while being installed inside the main body; A burner installed at an inlet of the furnace and generating a flame flame at a rear end thereof; A plurality of associations formed at the periphery of the furnace and generating steam by heating water in the main body while the flame and combustion gas generated in the furnace pass; A steam supply unit for supplying steam generated in the main body; The steam in the main body as a heat medium to supply one or more of the steam and hot water produced by the steam supply unit and hot water supply unit, including a hot water supply unit for generating hot water by heating the raw water, wherein the hot water supply unit steam Forming a heat transfer space is isolated from the steam chamber in the chamber and heat exchange between the steam of the steam chamber and the raw water in the heat transfer space.

상기 온수 공급부는 상기 본체 안의 증기실 안에 상기 증기실과 구획되는 전열공간을 형성하는 멤브레인 쉘 및 상기 멤브레인 쉘 안의 전열공간에 설치되며 원수와 증기의 열교환을 통해 온수를 생산하는 전열관을 포함하는 것을 특징으로 한다.The hot water supply unit includes a membrane shell forming a heat transfer space partitioned from the steam chamber in the steam chamber in the main body, and a heat transfer tube installed in the heat transfer space in the membrane shell to produce hot water through heat exchange between raw water and steam. do.

본 발명에 의한 하이브리드 응축형 노통 연관식 보일러에 의하면, 1기의 보일러에서 증기공급부와 온수공급부를 통해 각각 증기와 온수를 생산하여 공급함으로써 증기 보일러와 온수 보일러의 단점을 없애고 운전이 용이하고 보일러 효율이좋은 양질의 증기와 온수를 선택(단독, 병행)하여 가동함으로써 보일러의 편의성과 신뢰성을 향상하는 효과가 있다.According to the hybrid condensation type furnace tube associated boiler according to the present invention, by producing and supplying steam and hot water respectively through the steam supply unit and the hot water supply unit in one boiler, eliminating the disadvantages of the steam boiler and hot water boiler, easy operation and boiler efficiency By selecting this good quality steam and hot water (single, parallel), it is effective to improve the convenience and reliability of the boiler.

그리고, 온수 공급부는 보일러 본체 안의 증기실에 멤브레인 쉘과 전열관에 의한 전열공간을 구획하여 온수를 제공하는 구조로서, 내부 배플, 신축계수,서포트, 멤브레인 쉘의 구조, 드레인 관의 사이즈와 길이 등의 구조, 열교환장치의 용량의 설계 및 선정 방법과 만약 트러블이 발생하는 경우에도 항상 안전하게 사용할 수 있다.The hot water supply unit divides the heat transfer space by the membrane shell and the heat transfer pipe into the steam chamber in the boiler body to provide hot water. The hot water supply unit includes an internal baffle, expansion coefficient, support, structure of the membrane shell, and size and length of the drain pipe. It is possible to always use the structure, the capacity design and selection method of the heat exchanger, and even in case of trouble.

그리고, 보일러의 관리적인 측면에서, 증기와 온수를 동시에 공급하기 때문에 각각 사용하는 열량의 규모에 따라 차이는 발생할 수 있으나, 온수보일러와 비교하면 온수보일러가 간접가열 방식을 채택함으로써 온수 열량의 부분에 대한 보일러의 수처리를 생략할 수 있으며, 증기보일러에 해당하는 부분의 증발량에 대해서만 급수를 해야 하므로 실제 증발량에 맞추어 급수 펌프의 용량을 선정하면 가능하므로 펌프 규격과 용량이 축소된다. 또, 급수처리 장치에 있어서도 청관제 등의 약품 소요량도 함께 비례하여 절감될 수밖에 없다. 또 약품주입설비의 규격과 용량도 함께 감소되므로 초기 시설비 측면에서도 경쟁력이 있다.In addition, in terms of boiler management, since steam and hot water are supplied at the same time, a difference may occur depending on the amount of heat used. The water treatment of the boiler can be omitted, and the water supply only needs to be supplied to the evaporation amount of the steam boiler, so the pump size and capacity can be reduced by selecting the capacity of the feed water pump according to the actual evaporation. In addition, even in the water supply treatment device, the required amount of chemicals such as the cleansing agent is inevitably reduced. In addition, since the size and capacity of the drug injection facility is also reduced, it is competitive in terms of initial facility costs.

그리고, 전체 열용량에서 온수보일러에 해당하는 부분의 열용량을 공제하고, 나머지 열용량에 대해서만 부대 기기의 설비를 선정하면 그것이 증기보일러에 해당하는 열용량이 되므로 그 만큼 각종 부대기기의 규격과 용량 선정을 감소시키는 효과가 있다.And if the heat capacity of the part corresponding to the hot water boiler is subtracted from the total heat capacity, and the equipment of the auxiliary equipment is selected only for the remaining heat capacity, it becomes the heat capacity corresponding to the steam boiler. It works.

도 1은 본 발명에 의한 하이브리드 응축형 노통 연관식 보일러의 전체 구성을 보인 정면도.
도 2는 본 발명에 의한 하이브리드 응축형 노통 연관식 보일러의 측면도.
도 3은 본 발명에 의한 하이브리드 응축형 노통 연관식 보일러에 적용된 멤브레인 쉘과 전열관의 분해 사시도.
도 4는 본 발명에 의한 하이브리드 응축형 노통 연관식 보일러에 적용된 온수 공급부의 작용을 보인 확대도.1 is a front view showing the overall configuration of a hybrid condensation type furnace associated boiler according to the present invention.
Figure 2 is a side view of a hybrid condensation type furnace associated boiler according to the present invention.
Figure 3 is an exploded perspective view of the membrane shell and the heat transfer tube applied to the hybrid condensation furnace tube boiler according to the present invention.
Figure 4 is an enlarged view showing the action of the hot water supply unit applied to the hybrid condensation furnace tube-related boiler according to the present invention.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may be changed according to intentions or customs of users or operators. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification.

도 1과 도 2에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 의한 하이브리드 응축형 노통 연관식 보일러는, 본체(1), 노통(2), 버너(3), 연관(4)의 구성은 공지의 노통 연관식 보일러와 동일하므로 구체적인 설명을 생략하고 본 발명에 의해 신규한 구성 및 이와 연관된 구성에 대해 구체적으로 설명한다.As shown in Fig. 1 and Fig. 2, in the hybrid condensation type furnace barrel associated boiler according to the present invention, the configuration of the main body 1, the furnace barrel 2, the burner 3, and the tuber 4 is a well-known furnace barrel associated formula. Since it is the same as the boiler, a detailed description thereof will be omitted and a new configuration and a configuration related thereto will be described in detail by the present invention.

본 발명은 1기의 보일러에서 증기와 온수 모두를 생산하여 공급하도록 증기 공급부와 온수 공급부(10)를 포함한다.The present invention includes a steam supply unit and hot water supply unit 10 to produce and supply both steam and hot water in one boiler.

상기 증기 공급부는 본체(1) 내부에서 생성한 증기를 외부로 배출하기 위한 증기 공급관(1a) 및 증기 공급관(1a)의 개도를 조절하는 증기 공급밸브(1b)로 구성된다.The steam supply part includes a steam supply pipe 1a for discharging the steam generated in the main body 1 to the outside and a steam supply valve 1b for adjusting the opening degree of the steam supply pipe 1a.

증기 공급관(1a)은 본체(1)의 증기실(5)에 있는 증기를 열매체로 공급하기 위한 관으로서 증기의 원활한 공급을 위하여 일측의 유입부가 바람직하게 본체(1)의 천정부에 연결된다.The steam supply pipe 1a is a pipe for supplying steam in the steam chamber 5 of the main body 1 to the heat medium, and the inlet portion of one side is preferably connected to the ceiling of the main body 1 for smooth supply of steam.

증기 공급밸브(1b)는 증기 공급관(1a)의 개도를 조절(개방, 폐쇄, 개도율 조절)한다.The steam supply valve 1b adjusts the opening degree of the steam supply pipe 1a (opening, closing, opening rate adjustment).

증기 공급밸브(1b)는 수동 조작과 컨트롤러에 의한 자동제어를 통해 개폐 구동한다.The steam supply valve 1b is opened and closed by manual operation and automatic control by a controller.

온수 공급부(10)는 별도의 열원을 사용하지 않고 증기실(5)에 있는 증기를 이용하여 원수를 온수로 가열하는데 특징이 있다.The hot water supply unit 10 is characterized by heating raw water to hot water using steam in the steam chamber 5 without using a separate heat source.

온수 공급부(10)는 전열공간을 형성하는 멤브레인 쉘(20) 및 멤브레인 쉘(20) 안에서 물과 증기의 열교환을 위해 구성되는 전열관(30)으로 구성된다.The hot water supply unit 10 includes a membrane shell 20 forming a heat transfer space and a heat transfer tube 30 configured to exchange heat and water in the membrane shell 20.

멤브레인 쉘(20)은 본체(1)의 증기실(5) 안에 배치되어 증기실(5)의 증기를 열매체로 하여 원수를 가열하는 것으로, 내부에 전열공간을 형성하는 쉘 본체(21), 증기를 쉘 본체(21)의 전열공간으로 유도하는 하나 이상의 증기 유입부(22) 및 상기 전열공간 안에서 발생하는 응축수의 배수를 위한 하나 이상의 드레인 관(23)으로 구성되며, 증기실(5) 공간의 칸막이 역할을 하는 것인데 이것으로 인하여 증기가 발생되어 공급 중에도 증기건도를 낮추는 나쁜 영향이 없도록 하는 것이다.The membrane shell 20 is disposed in the vapor chamber 5 of the main body 1 to heat raw water using the vapor of the vapor chamber 5 as a heat medium, and the shell main body 21 and the steam forming a heat transfer space therein. Is composed of one or more steam inlets 22 leading to the heat transfer space of the shell body 21 and one or more drain pipes 23 for draining the condensed water generated in the heat transfer space. It is a partition, which allows steam to be generated so that there is no adverse effect of lowering the steam dryness during supply.

쉘 본체(21)는 전열관(30)을 감싸는 통 구조이면서 전열관(30)이 내부의 전열공간 안에 수용되는 것이다.The shell body 21 has a tubular structure surrounding the heat transfer pipe 30 and the heat transfer pipe 30 is accommodated in the heat transfer space therein.

쉘 본체(21)는 전열관(30)의 설치를 위하여 길이방향의 일측이 개방되는 통 구조이고 개방부측에 본체(1)에 고정을 위한 외향의 플랜지(24)가 구성되며, 본체(1)에 홀을 형성하여 쉘 본체(21)를 본체(1)의 외부에서 상기 홀을 통해 본체(1) 안에 삽입한 후 본체(1)의 외주면에 겹쳐지는 플랜지(24)에 체결구를 체결하는 방법으로 고정된다.The shell body 21 has a tubular structure in which one side in the longitudinal direction is opened for the installation of the heat transfer tube 30, and an outward flange 24 for fixing to the body 1 is formed at the opening portion side, A hole is formed by inserting the shell body 21 into the body 1 through the hole from the outside of the body 1 and then fastening the fastener to the flange 24 overlapping the outer circumferential surface of the body 1. It is fixed.

쉘 본체(21)는 전열관(30)을 감싸는 모든 형태가 가능한 것이므로 도면에 도시된 원형으로 한정되지는 않는다.The shell body 21 is not limited to the circle shown in the drawings because all possible forms surrounding the heat transfer pipe 30.

증기 유입부(22)는 쉘 본체(21)의 상부에 배치되어 증기실(5)의 증기가 쉘 본체(21) 안에 유입되도록 하며, 바람직하게 상부를 향해 개방되는 구멍의 형태이고 전열관(30)의 배열을 따라 2개 이상으로 형성된다.The steam inlet 22 is disposed above the shell body 21 to allow the steam of the steam chamber 5 to flow into the shell body 21, preferably in the form of a hole that is open toward the upper side and has a heat pipe 30. It is formed in two or more along the arrangement of.

온수의 미 생산 시에는 원수 입구측 개폐판(밸브)를 개폐함으로서 근본적으로 증기실(5)의 증기를 전혀 사용하지 않도록 적용되는 것도 가능하다.When the hot water is not produced, it is possible to be applied so that the steam in the steam chamber 5 is not used at all by opening and closing the raw water inlet-side opening and closing plate (valve).

드레인 관(23)은 전열공간 안에서 발생하는 응축수를 원활하게 배수하기 위하여 쉘 본체(21)의 저부에 형성되는 것으로, 상부의 유입부는 쉘 본체(21)의 내부와 대응하도록 형성된다. 드레인 관(23)은 바람직하게 직선형의 관으로 배출부가 본체(1)에 채워지는 물 안에 잠기도록 적용되며, 온수 공급부(10)에 의하여 증기가 응축되어 발생하는 응축수가 보일러 관수의 표면에서 혼합된다면 증기건도를 동시에 떨어뜨릴 수 있기 때문에 이를 모아서 보일러 수면 아래로 유입시키기 위한 것이다.The drain pipe 23 is formed at the bottom of the shell body 21 to smoothly drain the condensed water generated in the heat transfer space, and the inlet of the upper part is formed to correspond to the inside of the shell body 21. The drain pipe 23 is preferably a straight pipe and is adapted to be submerged in the water filled in the main body 1, and if condensate generated by condensation of steam by the hot water supply 10 is mixed at the surface of the boiler water, It is possible to drop the steam drying at the same time, so it is collected and introduced below the boiler surface.

멤브레인 쉘(20)을 지지하기 위하여 서포트(25)를 적용할 수 있다.A support 25 may be applied to support the membrane shell 20.

서포트(25)를 예를 들어 멤브레인 쉘(20)이 삽입되는 구멍을 갖는 판형으로서 한 개 이상으로 설치될 수 있으며 본체(1)의 천정부에 직접 용접으로 부착된다.The support 25 may be installed in one or more pieces, for example, as a plate shape having a hole into which the membrane shell 20 is inserted, and is directly attached to the ceiling of the main body 1 by welding.

멤브레인 쉘(20)은 본체(1) 내부의 압력과 같은 압력이므로 분리형 열교환기와 같이 동일 압력에 견디는 구조 강도가 아니어도 가능하며, 그 구조는 확실하게 증기실(5) 공간을 구획하는 기능을 갖추는 것이다. Since the membrane shell 20 is at the same pressure as the pressure inside the main body 1, the membrane shell 20 may not have a structural strength that can withstand the same pressure, such as a separate heat exchanger. The structure of the membrane shell 20 reliably partitions the space of the vapor chamber 5. will be.

전열관(30)은 1차 가열부(31)와 상승전환부(32) 및 2차 가열부(33)를 갖는 "⊂"형태의 관이며, 멤브레인 쉘(20)의 내부에서 1차 가열부(31)가 저부에 2차 가열부(32)가 상부에 배치되도록 설치된다.The heat exchanger tube 30 is a "⊂" type tube having a primary heating part 31, a rising conversion part 32, and a secondary heating part 33, and is formed inside the membrane shell 20. 31 is installed in the bottom such that the secondary heating part 32 is disposed at the top.

따라서, 원수는 1차 가열부(31)에 유입되어 멤브레인 쉘(20) 안의 증기와 1차 열교환되고 상승전환부(32)를 통해 상승한 후 2차 가열부(33)를 통과하는 중에 증기 유입부(22)에서 유입되는 증기와 2차 열교환되어 최종 온수로 배출된다.Therefore, the raw water flows into the primary heating unit 31 and is primarily heat exchanged with the steam in the membrane shell 20 and ascends through the rising conversion unit 32 and then passes through the secondary heating unit 33. Second heat exchange with the steam introduced in 22 is discharged to the final hot water.

전열관(30)은 도면에 도시된 단일관으로 한정되지 아니하고 2개 이상의 다발관으로 구성 가능하다.The heat transfer pipe 30 is not limited to the single pipe shown in the figure and may be configured as two or more bundle tubes.

멤브레인 쉘(20) 안에서 전열관(30)을 지지하기 위하여 배플판(34)이 적용될 수 있다.The baffle plate 34 may be applied to support the heat pipe 30 in the membrane shell 20.

배플판(34)은 멤브레인 쉘(20)의 내주면에 맞춰 원형으로 되어 있으며 전열관(30)이 삽입되는 구멍을 통해 전열관(30)을 고정시키는 역할을 하고 있으며 배플판(34)의 하단에 1개소 이상 짝수로 설치되는 슬라이딩 핀(35)은 전열관(30)을 멤브레인 쉘(20)에 쉽게 조립 설치하기 위한 것이다. The baffle plate 34 has a circular shape in accordance with the inner circumferential surface of the membrane shell 20, and serves to fix the heat transfer tube 30 through a hole into which the heat transfer tube 30 is inserted, and one place at the bottom of the baffle plate 34. The sliding fins 35 installed in even numbers above are for easily assembling and installing the heat transfer pipe 30 to the membrane shell 20.

슬라이딩 핀(35)은 길이가 배플판(34)의 두께보다 긴 레일 형태이며 2개 이상이 일정 간격을 두고 이격되는 형태이다.The sliding pin 35 has a length longer than the thickness of the baffle plate 34 and two or more are spaced apart at regular intervals.

본 발명에서와 같이 온수 공급부(10)를 보일러 본체(1)에 내장하는 경우에는 이러한 배관 연결이라든가 밸브, 트랩 및 안정장치 그리고 본체의 보온 등이 불필요할 뿐 만 아니라, 별도의 압력 용기로서의 법정검사도 받지 않게 되며, 방열 손실이 전혀 존재하지 않기 때문에 시스템 이용효율이 상승하여 여러 측면에서 경제적이라고 할 수 있다.When the hot water supply unit 10 is embedded in the boiler body 1 as in the present invention, such pipe connection, valves, traps and stabilizers, and thermal insulation of the body are not necessary, and the legal inspection as a separate pressure vessel is required. In addition, since there is no heat dissipation loss at all, it is economical in many aspects because the system utilization efficiency is increased.

온수 공급부(10)는 원수의 공급과 차단을 통해 온수를 공급 또는 차단하고 이를 위하여 원수의 순환을 위한 순환펌프의 제어가 필요하다. 즉, 온수의 공급 시 상기 순환펌프를 온(On) 가동하고 온수의 미 공급 시 오프(Off) 제어하며, 온 가동 시 가동율도 조절된다.The hot water supply unit 10 supplies or cuts off the hot water through the supply and blocking of raw water, and for this purpose, it is necessary to control the circulation pump for circulation of the raw water. That is, when the hot water is supplied, the circulation pump is turned on and off when the hot water is not supplied.

본 발명은 공기예열기(Air Preheater)(6)과 폐열 회수를 위한 에코노마이져(Economizer)(7)가 갖추어진다.The present invention is equipped with an air preheater 6 and an economizer 7 for recovering waste heat.

공기예열기(6)는 종래 관형이 사용되었으나, 본 발명은 히트 파이프식(Heat Pipe Type)을 적용하고 있다. 그것은 구조상 간편하여 통풍손실이 적으며 에어나 가스 덕트 시스템이 월등하게 용이하여 경제적이기 때문이다. The air preheater 6 is a conventional tubular type, but the present invention applies a heat pipe type (Heat Pipe Type). It is because it is simple in structure, so there is little ventilation loss, and the air or gas duct system is much easier and economical.

물론 현재에도 대용량의 수관식 보일러에 있어서는 관형이나 판형 공기예열기를 적용하고 있지만, 근래의 대기환경 문제인 질소산화물의 생성 원인으로 크게 영향이 있어서 근래에는 과거에 비하여 보일러 시스템에서 공기예열기 적용은 대폭 감소되는 추세이다.Of course, tubular or plate-type air preheaters are applied to large-capacity water-type boilers, but they are greatly influenced by the generation of nitrogen oxide, which is a problem of the air environment in recent years. It is a trend.

에코노마이져(7)는 관형, 핀튜브식(Fin Tube Type), 스파이럴식(Spiral Tube Type) 등이 있으며, 스파이럴식 에코노마이져를 사용하여 배기가스에서 배열을 회수하여 급수온도를 높여 효율향상을 제고하고 있다.The economizer (7) is tubular, fin tube type, spiral tube type, etc., using the spiral type economizer to recover the heat from the exhaust gas to increase the water supply temperature to improve efficiency It is uplifting.

본 발명에 의한 하이브리드 응축형 노통 연관식 보일러의 작용은 다음과 같으며, 증기 단독 공급, 온수 단독 공급 및 증기와 온수 병행 공급이 가능한 것이다. 증기와 온수의 선택은 후술하는 것처럼 열량을 근거로 하는 것이다.The action of the hybrid condensation type furnace associated boiler according to the present invention is as follows, it is possible to supply steam alone, hot water alone and steam and hot water in parallel. The choice of steam and hot water is based on calories as described below.

1. 증기 공급.1. Steam supply.

증기만을 열매체로 공급할 경우, 증기 공급부의 증기 공급밸브(1b)를 통해 증기 공급관(1a)을 개방하고 온수 공급부(10)의 순환펌프를 오프로 유지한다.When only steam is supplied to the heat medium, the steam supply pipe 1a is opened through the steam supply valve 1b of the steam supply unit, and the circulation pump of the hot water supply unit 10 is kept off.

보일러의 증기실(5)에 있는 증기는 증기실(5) 천정부의 증기 공급관(1a)을 통해 공급된다.The steam in the steam chamber 5 of the boiler is supplied through the steam supply pipe 1a of the ceiling of the steam chamber 5.

이 때, 온수 공급부(10)는 원수의 공급이 없기 때문에 원수의 가열을 위한 증기의 손실이 없다.At this time, since the hot water supply unit 10 does not have a supply of raw water, there is no loss of steam for heating the raw water.

2. 온수 공급.2. Hot water supply.

온수만을 열매체로 공급하는 경우, 증기 공급부의 증기 공급밸브(1b)를 통해 증기 공급관(1a)을 폐쇄하고 온수 공급부(10)의 순환펌프를 온 가동한다.When only hot water is supplied to the heat medium, the steam supply pipe 1a is closed through the steam supply valve 1b of the steam supply unit, and the circulation pump of the hot water supply unit 10 is turned on.

따라서, 증기실(5) 안의 증기는 멤브레인 쉘(20)의 증기 유입부(22)를 통해 멤브레인 쉘(20) 안의 전열공간에 유입된다.Therefore, the steam in the steam chamber 5 flows into the heat transfer space in the membrane shell 20 through the steam inlet 22 of the membrane shell 20.

한편, 원수는 전열관(30)에 유입되어 전열관(30)을 통과하게 되고, 이 과정에서 전열공간의 증기와 전열관(30)의 원수 간에 열교환이 이루어지기 되어 원수가 온수로 변하여 배출된다.On the other hand, the raw water is introduced into the heat transfer tube 30 and passes through the heat transfer tube 30, and in this process, heat exchange is made between the steam in the heat transfer space and the raw water of the heat transfer tube 30, and the raw water is discharged into hot water.

좀 더 구체적으로 설명하면, 멤브레인 쉘(20)의 전열공간은 증기 분위기이며, 원수는 1차 가열부(31)를 통과하면서 전열공간 안의 증기에 의해 1차 가열된다.More specifically, the heat transfer space of the membrane shell 20 is a steam atmosphere, and the raw water is primarily heated by the steam in the heat transfer space while passing through the primary heating part 31.

1차 가열된 온수는 상승 전환부(32)를 통해 상부의 2차 가열부(33)로 유동하고 2차 가열부(33)를 통과하면서 증기 유입부(22)를 통해 유입되는 증기와 열교환되어 2차 가열된다.The primary heated hot water flows through the upward conversion unit 32 to the upper secondary heating unit 33 and passes through the secondary heating unit 33 to exchange heat with the steam introduced through the steam inlet unit 22. Heated second.

2차 가열된 온수는 보일러에서 배출되어 부하에 공급된다.Secondary heated hot water is discharged from the boiler and supplied to the load.

이 과정에서 고온의 증기와 저온의 물간의 열교환에 의해 응축수가 발생하고, 이 응축수는 저부의 드레인 관(23)을 통해 보일러 본체(1)의 물 안에 유입된다.In this process, condensate is generated by heat exchange between hot steam and cold water, and the condensate flows into the water of the boiler body 1 through the drain pipe 23 at the bottom.

3. 증기와 온수 공급.3. Steam and hot water supply.

증기와 온수를 병행하여 동시에 공급하는 경우, 증기 공급부의 증기 공급밸브(1b)를 통해 증기 공급관(1a)을 개방하는 한편 온수 공급부(10)의 순환펌프를 온 가동한다.When simultaneously supplying steam and hot water, the steam supply pipe 1a is opened through the steam supply valve 1b of the steam supply unit while the circulation pump of the hot water supply unit 10 is turned on.

따라서, 증기실(5)의 증기 중 일부의 증기는 증기 공급부의 증기 공급관(1a)을 통해 공급되고, 동시에, 증기실(5)의 증기 중 일부는 온수 공급부(10)에 공급되어 전술한 것처럼 원수를 가열함으로써 온수를 공급한다. 즉, 서로 다른 열매체인 증기와 온수를 동시에 공급하는 것이다.Accordingly, some of the steam in the steam chamber 5 is supplied through the steam supply pipe 1a of the steam supply unit, and at the same time, some of the steam in the steam chamber 5 is supplied to the hot water supply unit 10, as described above. Hot water is supplied by heating the raw water. That is, it supplies steam and hot water which are different heat mediums at the same time.

한편, 본 발명은 다음과 같은 제어적 특징도 갖고 있다.On the other hand, the present invention also has the following control features.

본 발명은 열부하량을 기준으로 하여 증기 열량이 온수보다 크면 증기압력에 의한 제어로 그리고 온수의 열량이 증기보다 더 많다면 당연히 온수 온도에 의한 온도제어를 위주로 보일러를 가동시키도록 선택이 가능하도록 이중으로 구성되도록 하였다. The present invention is based on the heat load based on the steam heat is greater than the hot water to control the steam pressure and if the heat of the hot water is more than steam, of course, it is possible to select to operate the boiler mainly on the temperature control by the hot water temperature It was configured as.

따라서, 본 발명은 증기 열량과 온수 열량을 실시간으로 계측하는 열량 계측기, 열량 계측기의 계측 값을 알려주는 디스플레이, 열량 계측기의 현재 계측 값과 기준 값의 비교를 통해 증기 공급밸브(1b)와 순환펌프를 제어하는 컨트롤러가 포함될 수 있다.Therefore, the present invention is a steam supply valve (1b) and the circulation pump through the comparison of the current measurement value and the reference value of the calorimeter measuring the steam and hot water calories in real time, the display indicating the measured value of the calorimeter It may include a controller for controlling the.

수동의 경우 관리자가 직접 증기 열량과 온수 열량을 상대적으로 비교하여 증기 공급밸브(1b)와 순환펌프를 수동 제어하고, 자동의 경우 컨트롤러는 증기 열량과 온수 열량의 비교를 통해 증기 공급밸브(1b)와 순환펌프를 수동 제어한다.In the case of manual, the manager directly controls the steam supply valve (1b) and the circulation pump by comparing the steam calories and hot water calories relatively, and in the case of automatic, the controller compares the steam calories and hot water calories with the steam supply valve (1b). And manual control of the circulation pump.

그리고 보일러의 부하율 제어 시에 항상 함께 변화하는 연료가스 유량과 그 연료를 완전연소 시키는데 필요한 공기를 공급하는 송풍장치의 동력인 모터는 인버터를 적용하여 적정 공기비 상태로 보일러가 운전되도록 하여 열손실이 많이 발생하는 과잉공기 연소를 제어함으로써 보일러 시스템의 효율 향상을 도모한다.In addition, the motor, which is the power of the blower that supplies the fuel gas flow that changes all the time and the air required to completely burn the fuel, controls the boiler's load rate so that the boiler operates at an appropriate air ratio so that the heat loss is high. By controlling excess air combustion generated, the efficiency of the boiler system is improved.

증기 보일러인 경우, 보급수 제어에서도 여러 가지의 방법이 있으나 본 발명은 고가의 급수 콘트롤밸브를 적용하지 않고도 충분한 기능을 갖는 급수 펌프에 인버터를 적용시켜 동력 절감과 보일러 연속 급수의 효과를 얻도록 하였다.In the case of the steam boiler, there are various methods for the replenishment water control, but the present invention applies the inverter to a feed pump having a sufficient function without applying an expensive feedwater control valve to obtain the effect of power saving and continuous boiler water supply. .

물론 단순하게 급수 장치에 인버터만을 포함시킨다고 하여 가능한 것은 아니며, 수위 정전압 센서를 추가하여 보일러의 수위가 상용 수위보다 낮으면, 급수 펌프의 주파수를 상승시켜 공급 급수 유량을 늘리고 반대로 상용 수위보다 수위가 높다면 펌프 주파수를 낮추어서 보일러에 공급되는 급수량을 감소시키도록 제어하는 것이다.Of course, simply including the inverter in the water supply unit is not possible. If the water level of the boiler is lower than the commercial water level by adding a water level constant voltage sensor, the water supply pump is increased to increase the supply water flow rate, and conversely, the water level is higher than the commercial water level. By lowering the surface pump frequency, it is controlled to reduce the water supply to the boiler.

따라서 보일러 시스템에 있어서 송풍장치와 급수장치는 비교적 다른 부속기기에 비하여 동력이 대부분을 차지하기 때문에 이들 장치에 주파수 제어설비를 갖추면 훨씬 효과적으로 전력비를 절감할 수 있으며, 또 적은 비용으로 별도의 고가의 시스템을 구비하지 않고서도 구현하고자 하는 제어 성능을 충분히 발휘할 수 있기 때문에 경제적이다.Therefore, in the boiler system, the air blower and the water supply device take up the most of the power compared to the other accessories. Therefore, if the frequency control equipment is installed in these devices, the power cost can be reduced more effectively. It is economical because it can sufficiently exhibit the control performance to be implemented without having a.

1 : 본체,
1a : 증기 공급관, 1b : 증기 공급밸브
2 : 노통,
3 : 버너, 4 : 연관
5 : 증기실, 6 : 공기예열기
7 : 에코노마이져,
10 : 온수 공급부,
20 : 멤브레인 쉘, 21 : 쉘 본체
22 : 증기 유입부, 23 : 드레인 관
25 : 서포트
30 : 전열관, 31 : 1차 가열부
32 : 상승 전환부, 33 : 2차 가열부
34 : 배플판 35 : 슬라이딩 핀1: main body,
1a: steam supply pipe, 1b: steam supply valve
2: old pain,
3: burner, 4: associative
5: steam chamber, 6: air preheater
7: economizer,
10: hot water supply unit,
20: membrane shell, 21: shell body
22: steam inlet, 23: drain pipe
25: Support
30: heat transfer tube, 31: primary heating part
32: upward switching portion, 33: secondary heating portion
34: baffle plate 35: sliding pin

Claims (10)

내부에 물이 채워지는 본체(1)와;
상기 본체 내부에 설치되면서 전단에 입구가, 후단에 개방형의 출구가 구비되는 노통(2)과;
상기 노통의 입구에 설치되며 그 후단쪽으로 불꽃화염을 발생하는 버너(3)와;
상기 노통의 둘레부에 형성되며 상기 노통에서 발생하는 화염과 연소가스가 통과하면서 상기 본체 내부의 물을 가열하여 증기를 발생하는 다수의 연관(4)과;
상기 본체에서 생성한 증기를 공급하는 증기 공급부와;
상기 본체 내부의 증기를 열매체로 하여 원수를 가열하여 온수를 생성하는 온수 공급부(10)를 포함하여 상기 증기 공급부와 온수 공급부에서 생산한 증기와 온수 중 하나 이상을 공급하고,
상기 온수 공급부는 상기 본체의 증기실에 배치되며 내부에 상기 증기실의 증기가 유입되는 전열공간을 제공하는 멤브레인 쉘(20), 상기 멤브레인 쉘의 전열공간 안에 배치되며 원수와 상기 멤브레인 쉘 안의 증기가 열교환되도록 하는 전열관(30), 상기 멤브레인 쉘의 내부에서 상기 전열관을 지지하는 하나 이상의 배플판(34) 및 상기 배플판에 형성되며 상기 전열관의 조립을 돕는 슬라이딩 핀(35)을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 응축형 노통 연관식 보일러.A main body 1 filled with water therein;
A furnace (2) installed inside the main body and having an inlet at the front end and an open outlet at the rear end;
A burner (3) installed at an inlet of the furnace and generating a flame flame at a rear end thereof;
A plurality of pipes (4) formed at the periphery of the furnace and generating steam by heating water in the main body while the flame and combustion gas generated in the furnace pass;
A steam supply unit for supplying steam generated in the main body;
Supplying at least one of steam and hot water produced by the steam supply unit and the hot water supply unit, including a hot water supply unit 10 generating hot water by heating raw water using the steam inside the main body as a heat medium,
The hot water supply unit is disposed in the steam chamber of the main body and the membrane shell 20 to provide a heat transfer space into which the steam of the steam chamber flows, disposed in the heat transfer space of the membrane shell and the raw water and the steam in the membrane shell Heat pipe 30 for heat exchange, one or more baffle plate 34 for supporting the heat pipe in the inside of the membrane shell and sliding pins 35 formed on the baffle plate to assist the assembly of the heat pipe Hybrid condensing furnace boiler. 삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 멤브레인 쉘은 내부에 전열공간이 형성되며 상기 전열공간에 상기 전열관이 설치되는 통 구조의 쉘 본체(21), 상기 쉘 본체에 상기 증기실과 통하도록 형성되는 하나 이상의 증기 유입부(22) 및 상기 쉘 본체의 저부에 형성되며 상기 전열공간 안의 응축수를 배수하는 드레인 관(23)을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 응축형 노통 연관식 보일러.The shell of claim 1, wherein the membrane shell has a heat transfer space formed therein and a shell body 21 having a tubular structure in which the heat transfer tube is installed, and at least one steam inlet formed to communicate with the steam chamber in the shell body. And a drain pipe (23) formed at the bottom of the shell body and draining the condensed water in the heat transfer space. 청구항 3에 있어서, 상기 드레인 관은 배출부가 상기 본체 안의 물에 잠기도록 설치되어 응축수를 수면 아래로 배수하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 응축형 노통 연관식 보일러.The hybrid condensation type furnace associated boiler of claim 3, wherein the drain pipe is installed so that the discharge part is submerged in the water in the main body to drain the condensate below the water surface. 청구항 3에 있어서, 상기 전열관은 원수가 유입되며 상기 전열공간 안의 증기와 원수의 열교환을 유도하는 1차 가열부, 상기 1차 가열부를 통과한 1차 온수를 상승 유도하는 상승전환부 및 상기 상승전환부를 통과한 1차 온수와 상기 증기유입부를 통해 유입되는 증기의 열교환을 유도하는 2차 가열부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 응축형 노통 연관식 보일러.The method of claim 3, wherein the heat pipe is the raw water is introduced into the primary heating unit for inducing heat exchange between the steam and the raw water in the heat transfer space, the rising conversion unit for raising the primary hot water passing through the primary heating unit and the rising conversion Hybrid condensation type furnace associated boiler characterized in that it comprises a secondary heating unit for inducing heat exchange of the primary hot water passing through the portion and the steam flowing through the steam inlet. 청구항 1에 있어서, 상기 증기 공급부는 상기 본체의 내부와 통하도록 형성되며 상기 본체 내부에서 생성한 증기를 공급하는 증기 공급관(1a) 및 상기 증기 공급관의 개도를 조절하는 증기 공급밸브(1b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 응축형 노통 연관식 보일러.The steam supply unit according to claim 1, wherein the steam supply unit is formed to communicate with the inside of the main body, and includes a steam supply pipe 1a for supplying steam generated in the main body and a steam supply valve 1b for adjusting the opening degree of the steam supply pipe. Hybrid condensation furnace tube associated boiler, characterized in that. 청구항 1에 있어서, 상기 보일러의 증기 열량과 온수 열량의 상대적 비교를 통해 열량이 더 큰 열매체를 열원으로 사용하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 응축형 노통 연관식 보일러.The hybrid condensation type furnace associated boiler according to claim 1, wherein a heat medium having a larger calorific value is controlled as a heat source through a relative comparison between the calorific value of steam and hot water calorific value of the boiler. 청구항 1에 있어서, 상기 멤브레인 쉘을 지지하도록 상기 보일러 본체 상부에 부착된 한 개 이상의 서포트(25)를 갖는 것을 특징으로 하는 하이브리드 응축형 노통 연관식 보일러.2. The hybrid condensation furnace boiler of claim 1, having one or more supports (25) attached above the boiler body to support the membrane shell. 삭제delete 삭제delete
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