KR102028032B1 - 수트 블로워 증기 회수 시스템 및 수트 블로워 증기 회수 방법 - Google Patents

수트 블로워 증기 회수 시스템 및 수트 블로워 증기 회수 방법 Download PDF

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KR102028032B1
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오정현
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두산중공업 주식회사
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22D—PREHEATING, OR ACCUMULATING PREHEATED, FEED-WATER FOR STEAM GENERATION; FEED-WATER SUPPLY FOR STEAM GENERATION; CONTROLLING WATER LEVEL FOR STEAM GENERATION; AUXILIARY DEVICES FOR PROMOTING WATER CIRCULATION WITHIN STEAM BOILERS
    • F22D1/00—Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters
    • F22D1/32—Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters arranged to be heated by steam, e.g. bled from turbines
    • F22D1/325—Schematic arrangements or control devices therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/48—Devices for removing water, salt, or sludge from boilers; Arrangements of cleaning apparatus in boilers; Combinations thereof with boilers
    • F22B37/54—De-sludging or blow-down devices

Abstract

본 발명은 수트 블로워에 공급되는 증기 중 배관을 통해서 배출되는 증기를 효율적으로 회수하여 재사용할 수 있는 수트 블로워 증기 회수 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 수트 블로워 증기 회수 시스템은, 보일러에 연결 설치된 수트 블로워와 연결되어 수트 블로워에 증기를 공급하고 배출시키는 제매 증기 공급 라인, 상기 제매 증기 공급 라인과 연결 설치되어 상기 제매 증기 공급 라인에서 배출되는 증기를 회수하는 회수 연결 라인, 상기 보일러에 공급되는 공기를 예열시키는 공기 예열기, 및 상기 회수 연결 라인 및 증기 공급원과 연결되어 증기를 공급받아서 상기 공기 예열기에 증기를 공급하는 예열 증기 공급 라인을 포함한다.

Description

수트 블로워 증기 회수 시스템 및 수트 블로워 증기 회수 방법{SOOT BLOWER STEAM RECYCLING SYSTEM AND SOOT BLOWER STEAM RECYCLING METHOD}
본 발명은 보일러 등에서 사용되는 수트 블로워에 공급되는 증기를 회수하고 이를 활용하는 수트 블로워 증기 회수 시스템 및 수트 블로워 증기 회수 방법에 관한 것이다.
일반적으로 보일러는 밀폐된 강판제 용기로 이루어진 연소로 내부에서 연료를 연소시킬 때 발생되는 열로 물을 가열하여 증기를 발생시키는 장치로써, 이러한 증기로 터빈을 회전시켜서 전력을 얻거나 가열된 물을 온수나 난방에 사용하도록 구성되어 있다.
따라서, 보일러에는 증기를 내부에서 순환시키기 위하여 다수의 전열관이 배열되는데, 이들 전열관의 표면에는 연소 시에 발생되는 수트(soot)가 침착되어 전열관 표면의 열전달율을 저하시키게 되고, 이로 인해 보일러의 전체 효율과 부하율이 감소된다. 그러므로 높은 열효율과 부하율을 유지하기 위해서는 전열관 표면에 침착된 수트를 제거해야 한다.
전열관 표면에 침착된 수트를 제거하기 위하여, 보일러의 연소로에 구비되는 장치가 수트 블로워다. 수트 블로워는 수트 제거 시에 전열관을 순환하는 고압증기를 일부 바이패스하여 사용하는 장치로, 수트 블로워에는 높은 압력과 높은 온도를 갖는 증기가 공급된다. 수트 블로윙 시에 배관에는 높은 온도와 압력을 유지하기 위해서 연속적으로 증기가 공급되며, 배관으로 공급된 증기 중에서 수트 블로윙에 사용되지 않고 배출되는 증기는 대기로 배출된다. 이와 같이 증기가 배출되면 증기가 낭비될 뿐만 아니라 백연이 발생하는 문제가 있다.
또한, 배관에는 수트 블로윙 시에만 증기가 공급되어야 하며, 증기가 상시 공급되면 증기가 낭비되는 문제가 있다. 그러나 간헐적으로 증기가 공급되는 증기를 재사용하기에는 여러 가지 난관이 있는데, 증기는 멈춤 없이 연속적으로 이동하여야 하며, 증기를 다른 배관에 공급하면서도 배관 내의 압력과 온도는 일정 수준 이상으로 유지되어야 한다.
대한민국 공개특허 제10-2010-0120196호(2010.11.12)
상기한 바와 같은 기술적 배경을 바탕으로, 본 발명은 수트 블로워에 공급되는 증기 중 배관을 통해서 배출되는 증기를 효율적으로 회수하여 재사용할 수 있는 수트 블로워 증기 회수 시스템 및 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 고압의 증기를 저압의 라인으로 공급할 때 증기의 역류를 방지하고 증기를 설정된 방향으로 이동시킬 수 있는 수트 블로워 증기 회수 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 수트 블로워 증기 회수 시스템은, 보일러에 연결 설치된 수트 블로워와 연결되어 수트 블로워에 증기를 공급하고 배출시키는 제매 증기 공급 라인, 상기 제매 증기 공급 라인과 연결 설치되어 상기 제매 증기 공급 라인에서 배출되는 증기를 회수하는 회수 연결 라인, 상기 보일러에 공급되는 공기를 예열시키는 공기 예열기, 및 상기 회수 연결 라인 및 증기 공급원과 연결되어 증기를 공급받아서 상기 공기 예열기에 증기를 공급하는 예열 증기 공급 라인을 포함한다.
여기서, 상기 예열 증기 공급 라인에는 증기의 이동을 제어하는 온도 조절 밸브가 연결 설치될 수 있다.
또한, 상기 회수 연결 라인은 상기 온도 조절 밸브와 상기 공기 예열기 사이에서 상기 예열 증기 공급 라인에 연결 설치될 수 있다.
또한, 상기 회수 연결 라인에는 상기 보일러에서 배출되는 이물질을 배출시키는 보일러 배출 라인이 연결 설치되고, 상기 보일러 배출 라인은 상기 제매 증기 공급 라인과 상기 예열 증기 공급 라인 사이에서 상기 회수 연결 라인에 연결될 수 있다.
또한, 상기 회수 연결 라인에는 증기의 이동을 제어하는 증기 제어 밸브가 설치되고, 상기 증기 제어 밸브는 상기 보일러 배출 라인이 연결된 부분과 상기 예열 증기 공급 라인이 연결된 부분 사이에서 상기 회수 연결 라인에 설치될 수 있다.
또한, 상기 회수 연결 라인에서 상기 증기 제어 밸브와 상기 보일러 배출 라인이 연결된 부분 사이에 위치하는 제1 부분은 제1 내경을 갖고, 상기 증기 제어 밸브와 상기 예열 증기 공급 라인과 연결된 부분 사이에 위치하는 제2 부분은 상기 제1 내경보다 더 큰 제2 내경을 갖도록 이루어질 수 있다.
또한, 상기 온도 조절 밸브는 일방향 밸브로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 공기 예열기에는 배출 탱크가 연결 설치되고, 상기 배출 탱크에는 상기 배출 탱크에 저장된 물을 배출시키는 배출 펌프가 연결 설치될 수 있다.
또한, 상기 예열 증기 공급 라인에서 상기 회수 연결 라인과 연결된 부분과 상기 온도 조절 밸브 사이에 위치하는 관은 제3 내경을 갖고 상기 회수 연결 라인과 연결된 부분과 상기 공기 예열기 사이에 위치하는 관은 상기 제3 내경보다 더 큰 제4 내경을 갖도록 이루어질 수 있다.
또한, 상기 예열 증기 공급 라인은 상기 회수 연결 라인과 연결된 부분과 상기 공기 예열기 사이에 위치하며 내경이 점진적을 증가하는 가변 영역과 상기 가변 영역과 상기 공기 예열기 사이에 위치하며 주변보다 더 큰 내경을 갖는 확장 영역을 포함할 수 있다.
또한, 상기 회수 연결 라인과 상기 예열 증기 공급 라인은 역류방지 연결부재를 매개로 연결 설치되고, 상기 역류방지 연결부재는 상기 예열 증기 공급 라인과 연결되는 메인 통로, 상기 메인 통로의 외측에 형성되며 환형으로 이어진 순환 통로, 상기 순환 통로와 상기 메인 통로를 연결하며 상기 공기 예열기를 향하는 방향으로 경사지게 이어져 형성된 안내 통로를 포함하고, 상기 회수 연결 라인은 상기 순환 통로와 연결될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 수트 블로워 증기 재사용 방법은, 수트 블로워에 공급되는 증기 중 사용되지 않고 보일러에서 배출되는 증기를 회수 연결 라인으로 전달하는 증기 회수 단계, 상기 회수 연결 라인의 증기를 공기 예열기에 증기를 공급하는 예열 증기 공급 라인으로 전달하는 증기 전달 단계, 및 상기 예열 증기 공급 라인에서 상기 공기 예열기로 증기를 공급하여 공기를 가열하는 공기 예열 단계를 포함한다.
여기서, 상기 수트 블로워 증기 재사용 방법은 상기 증기 회수 단계 이전에 실시되며, 수트 블로워에 증기의 공급이 중단되다가 증기의 공급이 개시되면 기 설정된 기간 동안 상기 회수 연결 라인에 설치된 증기 제어 밸브를 닫고, 상기 회수 연결 라인에 연결된 보일러 배출 라인을 통해서 증기를 배출시키는 오염 증기 배출 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 공기 예열 단계는 상기 예열 증기 공급 라인을 통해서 공급되는 증기와 상기 회수 연결 라인에서 공급되는 증기를 혼합하여 상기 공기 예열기로 공급할 수 있다.
또한, 상기 공기 예열기에는 상기 공기 예열기에서 배출되는 증기를 일시적으로 저장하는 배출 탱크가 연결 설치되고, 상기 배출 탱크에는 상기 배출 탱크의 수위를 제어하는 배출 펌프가 연결 설치되며, 상기 공기 예열 단계에서 상기 배출 펌프는 공급되는 증기의 유량에 따라 간헐적으로 작동될 수 있다.
상기한 바와 같은 수트 블로워 증기 회수 시스템 및 수트 블로워 증기 회수 방법에 의하면, 제매 증기 공급 라인에서 배출되는 증기를 공기 예열기로 공급하여 증기를 이용할 수 있으며 이에 따라 발전 효율이 향상된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 수트 블로워 증기 회수 시스템를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수트 블로워를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 수트 블로워 증기 회수 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 수트 블로워 증기 회수 시스템를 도시한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 수트 블로워 증기 회수 시스템를 도시한 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 수트 블로워 증기 회수 시스템를 도시한 구성도이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 역류방지 연결부재를 도시한 단면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 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 사용한 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 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 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, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 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.
이하에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수트 블로워 증기 회수 시스템에 대해서 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 수트 블로워 증기 회수 시스템를 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수트 블로워를 도시한 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 제1 실시예에 따른 수트 블로워 증기 회수 시스템(100)은 화력 발전소에서 보일러(110) 내에 침착된 그을음(soot)을 제거하고 증기를 회수하여 재사용하기 위한 시스템이다.
화력 발전소는 석탄을 주원료로 하는 석탄 화력 발전소 시스템으로 이루어질 수 있으며, 보일러(110), 전열관(115), 이코노마이저(Economizer), 탈질 설비 등을 포함할 수 있다.
보일러(110)는 석탄을 연소하여 열을 발생시키며 이코노마이저는 보일러(110)에서 배출되는 연소 가스를 이용하여 급수를 가열한다. 탈질 설비는 연소 가스에서 조대 입자를 포집하고, 전열관(115)은 보일러 및 이코노마이저 내부에 설치되며, 전열관 내부를 순환하는 물은 증기로 변환되어 터빈 및 각종 설비로 공급된다. 여기서 화석연료의 연소시 발생되는 배가스는 스택을 통해 배출될 수 있다. 다만, 상기한 화력 발전소 시스템은 예시적인 것이며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니고 다양한 형태로 변형될 수 있다.
보일러(110) 내부 벽면 및 전열관(115)의 외면에는 수트가 침착되고, 수트의 침착에 따라 열교환 효율이 저하되는 문제가 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 보일러(110) 내부에는 수트 블로워(125)가 설치되는데, 수트 블로워(125)는 보일러(110)의 내부에서 이동 가능하게 설치될 수 있다.
수트 블로워(125)는 보일러(110) 내부의 오염도에 따라 작동되는데, 주기적으로 작동되거나, 작업자의 오염 여부 판단에 따라 부정기적으로 작동될 수 있다. 수트 블로워(125)는 막대 형상으로 이루어질 수 있으며, 외주면에는 증기가 분사되는 홀 또는 노즐로 이루어진 분사유닛(125a)가 형성될 수 있다. 수트 블로윙 시에, 수트 블로워(125)는 보일러 내부로 슬라이딩 이동하여 전열관(115) 및 보일러(110) 내벽을 향하여 고온, 고압의 증기를 분사하여 그을음을 제거한다.
본 제1 실시예에 따른 수트 블로워 증기 회수 시스템(100)은 제매 증기 공급 라인(123), 공기 예열기(141), 회수 연결 라인(131), 예열 증기 공급 라인(142), 보일러 배출 라인(151), 증기 제어 밸브(132), 온도 조절 밸브(144), 배출 제어 밸브(153)를 포함할 수 있다.
수트 블로워(125)에는 제매 증기 공급 라인(123)이 연결 설치되며 제매 증기 공급 라인(123)으로는 고압의 증기가 공급된다. 제매 증기 공급 라인(123)에는 전열관(115)에서 생성된 증기가 바이패스되어 공급될 수 있다.
수트 블로윙이 이루어지는 동안, 높은 압력과 온도를 유지하기 위해서 제매 증기 공급 라인(123)을 통해서 연속적으로 증기가 공급되며, 일부의 증기는 수트 블로워(125)를 통해서 보일러(110) 내부로 배출되고 나머지 증기는 제매 증기 공급 라인(123)의 출구단을 통해서 보일러(110) 외부로 배출된다.
회수 연결 라인(131)은 제매 증기 공급 라인(123)의 출구단과 연결 설치되어 제매 증기 공급 라인(123)으로부터 증기를 공급받는다. 또한, 회수 연결 라인(131)은 예열 증기 공급 라인(142)에 연결 설치되어 제매 증기 공급 라인(123)에서 배출되는 증기를 예열 증기 공급 라인(142)으로 전달한다.
회수 연결 라인(131)에는 보일러 배출 라인(151)이 연결 설치되는데, 보일러 배출 라인(151)은 보일러(110)에서 배출되는 물 등의 이물질을 배출 시킨다. 보일러 배출 라인(151)에는 배출 탱크(146)가 연결 설치되어 보일러(110)에서 배출되는 액체들을 저장한다. 보일러 배출 라인(151)에는 회수 연결 라인(131)과의 연결을 제어하는 배출 제어 밸브(153)가 설치된다.
회수 연결 라인(131)에는 증기 제어 밸브(132)가 설치되며 증기 제어 밸브(132)는 회수 연결 라인(131)을 통해서 이동하는 증기의 이동을 제어한다. 증기 제어 밸브(132)는 보일러 배출 라인(151)이 연결된 부분과 예열 증기 공급 라인(142)이 연결된 부분 사이에서 회수 연결 라인(131)에 설치된다.
이에 따라 증기 제어 밸브(132)를 닫고, 배출 제어 밸브(153)를 개방하면 회수 연결 라인(131) 내부의 증기를 보일러 배출 라인(151)으로만 전달할 수 있다. 수트 블로워(125)는 상시 작동하지 않으며 간헐적으로 동작하는 바, 수트 블로워(125)의 동작 초기에는 배관 내의 이물질이 회수 연결 라인(131)으로 배출될 수 있다. 이에 수트 블로워(125)의 동작 초기에는 기 설정된 시간 동안 배출 제어 밸브(153)가 개방되어 오염된 스팀을 보일러 배출 라인(151)으로 배출시킬 수 있다.
증기 제어 밸브(132)는 회수 연결 라인(131) 내부를 따라 이동하는 증기의 유량을 제어한다. 또한, 증기 제어 밸브(132)는 감압 밸브로 이루어져서 상류측의 압력이 하류측의 압력보다 더 크게 제어할 수도 있다. 이에 따라 수트 블로워(125)에는 높은 압력의 증기가 공급되어 효율적으로 수트를 제거할 수 있으며, 예열 증기 공급 라인(142)으로는 지나치게 높은 압력의 증기가 공급되는 것을 방지할 수 있다.
예열 증기 공급 라인(142)은 저압의 증기를 공급 받아 공기 예열기(141)로 증기를 전달한다. 공기 예열기(141)는 예열 증기 공급 라인(142)과 연결 설치되며 증기식 공기 예열기(SCAH; Steam Coil Air Heater)로 이루어질 수 있다. 공기 예열기(141)는 증기와 공기의 열교환에 의하여 공기를 가열시키며 가열된 공기를 보일러(110)로 전달하여 연소에 사용될 수 있도록 한다.
예열 증기 공급 라인(142)에는 예열 증기 공급 라인(142)으로 증기를 공급하는 증기 공급원(143)과 연결 설치될 수 있다. 여기서 증기 공급원(143)은 스팀 터빈 더욱 상세하게는 저압 스팀 터빈으로 이루어질 수 있다. 스팀 터빈에서 사용된 증기는 상대적으로 낮은 온도와 압력을 갖는데, 공기 예열기(141)는 이러한 증기에 포함된 열을 이용하여 보일러(110)에 공급되는 공기를 가열한다.
예열 증기 공급 라인(142)에는 예열 증기 공급 라인(142)을 통해서 공기 예열기(141)로 공급되는 증기의 유량을 제어하는 온도 조절 밸브(144)가 설치된다. 온도 조절 밸브(144)는 증기의 유량 제어를 통해서 예열되는 공기의 온도를 조절한다. 온도 조절 밸브(144)는 증기의 이동을 제어하는바, 예열 증기 공급 라인(142)을 통해서 이동하는 증기의 유량을 제어할 수 있다. 온도 조절 밸브(144)는 역류를 방지할 수 있도록 일방향 밸브로 이루어질 수 있다.
한편, 회수 연결 라인(131)은 온도 조절 밸브(144)와 공기 예열기(141) 사이에서 예열 증기 공급 라인(142)에 연결 설치된다. 예열 증기 공급 라인(142)으로 이동하는 증기는 회수 연결 라인(131)에서 공급되는 증기에 비하여 낮은 압력을 갖는다.
그러나 본 제1 실시예와 같이 회수 연결 라인(131)이 온도 조절 밸브(144)와 공기 예열기(141) 사이에 연결 설치되면 온도 조절 밸브(144)를 닫아서 증기가 역류하는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 온도 조절 밸브(144)의 개폐 정도에 따라서 유체의 저항을 조절할 수 있으므로 증기가 증기 공급원(143)으로 역류하는 것을 방지할 수 있다.
감압 밸브를 이용하는 경우에도 압력을 감소시킬 수 있는 데에는 한계가 있으며 이에 따라 증기의 압력 차이는 존재하게 되어 역류가 발생할 수 있다. 그러나 본 제1 실시예에 따르면 온도 조절 밸브(144)를 이용하면 안전하게 역류를 방지할 수 있다. 또한, 공기 예열기(141)에서의 증기 응축에 의한 압력감소를 이용하여 더욱 안전하게 역류를 방지할 수 있다.
한편, 공기 예열기(141)에는 공기 예열기(141)에서 배출되는 증기를 일시적으로 저장하는 배출 탱크(146)가 연결 설치되는데, 배출 탱크(146)는 제1 배출 라인(145)을 매개로 공기 예열기(141)와 연결 설치된다. 공기 예열기(141)에서 공기에 열을 전달하고 냉각된 증기는 제1 배출 라인(145)을 따라 배출 탱크(146)에 일시적으로 저장된다.
또한, 배출 탱크(146)에는 배출 탱크(146)에 저장된 증기를 배출시키는 제2 배출 라인(162)이 연결 설치되고, 제2 배출 라인(162)에는 배출 펌프(161)와 증기의 배출을 제어하는 탱크 제어 밸브(163)가 설치될 수 있다. 제2 배출 라인(162)은 탈기기 또는 응축기와 연결 설치되어 증기를 전달한다. 배출 펌프(161)는 배출 탱크(146) 내부의 수위를 조절하며, 회수 연결 라인(131)을 통해서만 공기 예열기(141)에 증기가 공급되는 경우에는 배출 펌프(161)는 간헐적으로 작동될 수 있다.
이하에서는 도 3을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 수트 블로워 증기 재사용 방법에 대해서 설명한다. 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 수트 블로워 증기 재사용 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3을 참조하여 설명하면, 본 제1 실시예에 따른 따른 수트 블로워 증기 재사용 방법은 증기 회수 단계(S101), 증기 전달 단계(S102), 공기 예열 단계(S103)를 포함할 수 있다.
증기 회수 단계(S101)는 수트 블로워(125)에 공급되는 증기 중 사용되지 않고 보일러에서 배출되는 증기를 회수 연결 라인(131)으로 전달한다. 제매 증기 공급 라인(123)을 따라 이동 하는 중에서 수트 블로워(125)에서 배출되지 않은 증기는 제매 증기 공급 라인(123)의 출구단으로 배출되는데, 출구단으로 배출되는 증기는 회수 연결 라인(131)으로 전달되어 재사용될 수 있다.
수트 블로윙이 이루어지기 전에는 회수 연결 라인(131)을 통해서 증기가 공급되지 않고 예열 증기 공급 라인(142)을 통해서만 공기 예열기(141)로 증기가 공급된다. 이 경우에는 증기 제어 밸브(132)가 닫히고, 온도 조절 밸브(144)가 개방되어 예열 증기 공급 라인(142)을 통해서만 증기가 공급될 수 있다.
또한, 오랜 기간 동안 수트 블로워(125)에 증기의 공급이 중단되다가 증기의 공급이 개시되면 기 설정된 기간 동안 회수 연결 라인(131)에 설치된 증기 제어 밸브(132)를 닫고, 보일러 배출 라인(151)을 통해서 증기를 배출시키는 오염 증기 배출 단계가 실시될 수 있다. 오염 증기 배출 단계(S102)는 증기 제어 밸브(132)를 닫고 배출 제어 밸브(153)를 개방하여 보일러 배출 라인(151)을 통해서 증기가 배출되도록 한다.증기 전달 단계(S102)는 회수 연결 라인(131)의 증기를 예열 증기 공급 라인(142)으로 전달한다. 증기 전달 단계(S102)는 온도 조절 밸브(144)와 공기 예열기(141) 사이에서 증기를 예열 증기 공급 라인(142)으로 전달한다. 증기 전달 단계(S102)는 배출 제어 밸브(153)를 닫고, 증기 제어 밸브(132)를 개방하여 예열 증기 공급 라인(142)으로 증기가 공급될 수 있도록 한다.
공기 예열 단계(S103)는 회수 연결 라인(131)에서 공급되는 증기를 공기 예열기(141)로 공급하고, 공기 예열기(141) 내부에서 증기를 이용하여 공기를 가열한다.
회수 연결 라인(131)을 통해서 충분한 증기가 공급되는 경우에는 공기 예열 단계(S103)는 온도 조절 밸브(144)를 닫고, 증기 제어 밸브(132)를 개방하여 회수 연결 라인(131)을 통해서만 공기 예열기(141)로 증기를 공급한다. 또한, 회수 연결 라인(131)을 통해서 충분한 증기가 공급되지 않는 경우에는 공기 예열 단계(S103)는 온도 조절 밸브(144)와 증기 제어 밸브(132)를 모두 개방하여 예열 증기 공급 라인(142)을 통해서 공급되는 증기와 회수 연결 라인(131)에서 공급되는 증기를 혼합하여 공기 예열기(141)로 공급한다.
공기 예열기(141)에는 배출 탱크(146)가 연결 설치되고, 배출 탱크(146)에는 배출 탱크(146)의 수위를 제어하는 배출 펌프(161)가 연결 설치되는바, 회수 연결 라인(131)을 통해서만 공기 예열기(141)로 증기가 공급되는 경우, 공기 예열 단계(S103)에서 배출 펌프(161)는 증기의 유량에 따라 간헐적으로 작동된다.
한편, 수트 블로윙이 종료된 후에는 증기 제어 밸브(132)를 닫고, 온도 조절 밸브(144)를 개방하여 예열 증기 공급 라인(142)을 통해서만 증기가 공급될 수 있다.
상기한 바와 같이 본 제1 실시예에 따르면 제매 증기 공급 라인(123)에서 배출되는 증기를 공기 예열기(141)로 공급하여 증기를 이용할 수 있으며 이에 따라 발전 효율이 향상된다. 또한, 회수 연결 라인(131)이 온도 조절 밸브(144)와 공기 예열기(141) 사이에서 예열 증기 공급 라인(142)에 연결 설치되므로 증기가 역류하는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 수트 블로워 증기 회수 시스템에 대해서 설명한다. 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 수트 블로워 증기 회수 시스템를 도시한 구성도이다.
도 4를 참조하여 설명하면, 본 제2 실시예에 따른 수트 블로워 증기 회수 시스템(200)은 제매 증기 공급 라인(123), 공기 예열기(141), 회수 연결 라인(230), 예열 증기 공급 라인(142), 보일러 배출 라인(151), 증기 제어 밸브(235), 온도 조절 밸브(144), 배출 제어 밸브(153)를 포함할 수 있다.
본 제2 실시예에 따른 수트 블로워 증기 회수 시스템(200)은 회수 연결 라인(230)을 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 수트 블로워 증기 회수 시스템과 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략한다.
회수 연결 라인(230)은 제매 증기 공급 라인(123)의 출구단과 연결 설치되어 제매 증기 공급 라인(123)으로부터 증기를 공급받는다. 또한, 회수 연결 라인(230)은 예열 증기 공급 라인(142)에 연결 설치되어 제매 증기 공급 라인(123)에서 배출되는 증기를 예열 증기 공급 라인(142)으로 전달한다.
회수 연결 라인(230)에는 보일러 배출 라인(151)이 연결 설치되는데, 보일러 배출 라인(151)은 보일러(110)에서 배출되는 물 등의 이물질을 배출 시킨다. 회수 연결 라인(230)에는 증기 제어 밸브(235)가 설치되며 증기 제어 밸브(235)는 회수 연결 라인(230)을 통해서 이동하는 증기의 이동을 제어한다. 증기 제어 밸브(235)는 보일러 배출 라인(151)이 연결된 부분과 예열 증기 공급 라인(142)이 연결된 부분 사이에서 회수 연결 라인(230)에 설치된다. 증기 제어 밸브(235)는 회수 연결 라인(230)을 따라 이동하는 증기의 압력을 제어하며 감압 밸브로 이루어질 수 있다.
회수 연결 라인(230)에서 증기 제어 밸브(235)와 보일러 배출 라인(151)이 연결된 부분 사이에 위치하는 제1 부분(231)은 제1 내경(D11)을 갖고, 증기 제어 밸브(235)와 예열 증기 공급 라인(142)과 연결된 부분 사이에 위치하는 제2 부분(232)은 제1 내경(D11)보다 더 큰 제2 내경(D12)을 갖는다. 여기서 제2 내경(D12)은 제1 내경(D11)의 2배 내지 30배로 이루어질 수 있다. 이와 같이 제2 내경(D12)이 제1 내경(D11)보다 더 크게 형성되면 증기 제어 밸브(235) 후단의 압력이 전단의 압력보다 더 작게 형성되고, 낮은 압력의 증기를 예열 증기 공급 라인으로 전달할 수 있다. 또한, 공기 예열기(141)에서의 증기 응축에 의한 압력감소를 이용하여 더욱 안전하게 역류를 방지할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제3 실시예에 따른 수트 블로워 증기 회수 시스템에 대해서 설명한다. 도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 수트 블로워 증기 회수 시스템를 도시한 구성도이다.
도 5를 참조하여 설명하면, 본 제3 실시예에 따른 수트 블로워 증기 회수 시스템(300)은 제매 증기 공급 라인(123), 공기 예열기(141), 예열 증기 공급 라인(342), 회수 연결 라인(131), 보일러 배출 라인(151), 온도 조절 밸브(144), 증기 제어 밸브(132), 배출 제어 밸브(153)를 포함할 수 있다.
본 제3 실시예에 따른 수트 블로워 증기 회수 시스템(300)은 예열 증기 공급 라인(342)을 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 수트 블로워 증기 회수 시스템과 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략한다.
예열 증기 공급 라인(342)은 저압의 증기를 공급 받아 공기 예열기(141)로 증기를 전달한다. 예열 증기 공급 라인(342)에는 예열 증기 공급 라인(342)으로 증기를 공급하는 증기 공급원(143)이 연결 설치될 수 있다. 여기서 증기 공급원(143)은 스팀 터빈 더욱 상세하게는 저압 스팀 터빈으로 이루어질 수 있다.
예열 증기 공급 라인(342)에는 공기 예열기(141)로 공급되는 증기의 온도를 조절하는 온도 조절 밸브(144)가 설치된다. 온도 조절 밸브(144)는 증기의 이동을 제어하는바, 온도 조절 밸브(144)는 예열 증기 공급 라인(342)을 통해서 이동하는 증기의 양을 제어할 수 있다. 한편, 회수 연결 라인(131)은 온도 조절 밸브(144)와 공기 예열기(141) 사이에서 예열 증기 공급 라인(342)에 연결 설치된다.
예열 증기 공급 라인(342)에서 회수 연결 라인(131)과 연결된 부분과 온도 조절 밸브(144) 사이에 위치하는 관(342a)은 제3 내경(D13)을 갖고 회수 연결 라인(131)과 연결된 부분과 공기 예열기(141) 사이에 위치하는 관(342b)은 제3 내경(D13)보다 더 큰 제4 내경(D14)을 갖는다. 여기서 제4 내경(D14)은 제3 내경(D13)의 2배 내지 30배로 이루어질 수 있다. 이와 같이 제4 내경(D14)이 제3 내경(D13)보다 더 크게 형성되면 내경이 큰 부분의 압력이 낮아지므로 회수 연결 라인(131)에서 전달된 고압의 증기가 역류하지 않고 공기 예열기로 안정적으로 공급될 수 있다. 또한, 공기 예열기(141)에서의 증기 응축에 의한 압력감소를 이용하여 더욱 안전하게 역류를 방지할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제4 실시예에 따른 수트 블로워 증기 회수 시스템에 대해서 설명한다. 도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 수트 블로워 증기 회수 시스템를 도시한 구성도이고, 도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 역류방지 연결부재를 도시한 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하여 설명하면, 본 제4 실시예에 따른 수트 블로워 증기 회수 시스템(400)은 제매 증기 공급 라인(123), 공기 예열기(141), 회수 연결 라인(131), 예열 증기 공급 라인(442), 보일러 배출 라인(151), 증기 제어 밸브(132), 온도 조절 밸브(444), 배출 제어 밸브(153)를 포함할 수 있다.
본 제4 실시예에 따른 수트 블로워 증기 회수 시스템(400)은 예열 증기 공급 라인(442)을 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 수트 블로워 증기 회수 시스템과 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략한다.
예열 증기 공급 라인(442)은 저압의 증기를 공급 받아 공기 예열기(141)로 증기를 전달한다. 공기 예열기(141)는 예열 증기 공급 라인(442)과 연결 설치되며 증기식 공기 예열기로 이루어질 수 있다.
예열 증기 공급 라인(442)에는 예열 증기 공급 라인(442)으로 증기를 공급하는 증기 공급원(443)이 연결 설치될 수 있다. 여기서 증기 공급원(443)은 스팀 터빈 더욱 상세하게는 저압 스팀 터빈으로 이루어질 수 있다.
예열 증기 공급 라인(442)에는 공기 예열기(141)로 공급되는 증기의 온도를 조절하는 온도 조절 밸브(444)가 설치된다. 온도 조절 밸브(444)는 증기의 이동을 제어하는바, 온도 조절 밸브(444)는 예열 증기 공급 라인(442)을 통해서 이동하는 증기의 양을 제어할 수 있다. 한편, 회수 연결 라인(131)은 온도 조절 밸브(444)와 공기 예열기(141) 사이에서 예열 증기 공급 라인(442)에 연결 설치된다.
예열 증기 공급 라인(442)에서 회수 연결 라인(131)과 연결된 부분의 후단부(442a)의 내경은 예열 증기 공급 라인(442)에서 회수 연결 라인(131)과 연결된 부분의 전단부(442b)의 내경보다 더 작게 형성된다.
이를 위해서, 예열 증기 공급 라인(442)은 회수 연결 라인(131)과 연결된 부분과 공기 예열기(141) 사이에 위치하며 내경이 점진적을 증가하는 가변 영역(A1)과, 가변 영역(A1)과 공기 예열기(141) 사이에 위치하며 주변 보다 더 큰 내경을 갖는 확장 영역(A2)을 포함한다. 가변 영역(A1)에는 공기 예열기(141) 측으로 갈수록 내경이 점진적으로 증가하는 나팔관이 설치된다. 확장 영역(A2)에서 예열 증기 공급 라인(442)은 다른 부분 보다 더 큰 내경을 갖는다.
이에 따라 예열 증기 공급 라인(442)의 압력은 가변 영역(A1)에서 확장 영역(A2)으로 갈수록 낮아지므로 회수 연결 라인(131)에서 전달된 고압의 증기가 역류하지 않고 공기 예열기(141)로 안정적으로 공급될 수 있다.
한편, 회수 연결 라인(131)과 예열 증기 공급 라인(442)은 역류방지 연결부재(450)를 매개로 연결 설치되는데, 역류방지 연결부재(450)는 예열 증기 공급 라인(442)과 연결되는 메인 통로(455), 메인 통로(455)의 외측에 형성되며 환형으로 이어진 순환 통로(452), 역류방지 연결부재(450)의 중심을 향하여 경사지게 이어져 순환 통로(452)와 메인 통로(455)를 연결하는 안내 통로(453)를 포함한다.
순환 통로(452)에는 회수 연결 라인(131)과 끼움 결합되는 결합부(451)가 돌출 형성될 수 있다. 회수 연결 라인(131)은 결합부(451)를 매개로 순환 통로(452)와 연결된다.
순환 통로(452)는 분리 베리어(456)에 의하여 메인 통로(455)와 구분되며 원형의 고리 형상으로 이어져 형성된다. 안내 통로(453)는 공기 예열기(141)를 향하는 방향으로 이어져 형성되되 내측으로 경사지게 이어져 회수 연결 라인(131)에서 공급되는 증기를 공기 예열기(141)를 향하여 분사한다. 이에 따라 회수 연결 라인(131)에서 공급되는 고압의 증기는 방향성을 갖도록 분사되고, 예열 증기 공급 라인(442)을 통해서 이동하는 증기와 혼합되어 공기 예열기(141)로 공급될 수 있다.
한편, 본 제4 실시예에 따른 수트 블로워 증기 재사용 방법에서 증기 회수 단계는 역류방지 연결부재(450)를 이용하여 회수 연결 라인(131)에서 전달된 고압의 증기를 방향성을 갖도록 분사하며, 예열 증기 공급 라인(442)을 통해서 이동하는 증기와 회수 연결 라인(131)에서 공급되는 고압의 증기를 혼합하여 공기 예열기(141)로 공급할 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, 200, 300, 400: 수트 블로워 증기 회수 시스템
110: 보일러
115: 전열관
123: 제매 증기 공급 라인
125: 수트 블로워
131, 230: 회수 연결 라인
132, 235: 증기 제어 밸브
141: 공기 예열기
142, 342, 442: 예열 증기 공급 라인
144, 444: 온도 조절 밸브
145: 제1 배출 라인
146: 배출 탱크
151: 보일러 배출 라인
153: 배출 제어 밸브
161: 배출 펌프
162: 제2 배출 라인
163: 탱크 제어 밸브
231: 제1 부분
232: 제2 부분
D11: 제1 내경
D12: 제2 내경
D13: 제3 내경
D14: 제4 내경
A1: 가변 영역
A2: 확장 영역
450: 역류방지 연결부재
451: 결합부
452: 순환 통로
453: 안내 통로
455: 메인 통로
456: 분리 베리어

Claims (15)

  1. 보일러에 연결 설치된 수트 블로워와 연결되어 수트 블로워에 증기를 공급하고 배출시키는 제매 증기 공급 라인;
    상기 제매 증기 공급 라인과 연결 설치되어 상기 제매 증기 공급 라인에서 배출되는 증기를 회수하는 회수 연결 라인;
    상기 보일러에 공급되는 공기를 예열시키는 공기 예열기; 및
    상기 회수 연결 라인 및 증기 공급원과 연결되어 증기를 공급받아서 상기 공기 예열기에 증기를 공급하는 예열 증기 공급 라인;
    을 포함하며,
    상기 예열 증기 공급 라인의 일단은 상기 공기 예열기와 연결되고, 상기 예열 증기 공급 라인의 타단은 상기 증기 공급원과 연결되고, 상기 증기 공급원에서 회수 연결 라인으로 공급되는 증기는 상기 회수 연결 라인에서 공급되는 증기에 비하여 더 낮은 압력을 가지며,
    상기 예열 증기 공급 라인에는 증기의 이동을 제어하는 온도 조절 밸브가 연결 설치되고,
    상기 회수 연결 라인은 온도 조절 밸브와 공기 예열기 사이에서 예열 증기 공급 라인에 연결 설치되어, 상기 온도 조절 밸브가 상기 증기 공급원으로 증기가 역류하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 수트 블로워 증기 회수 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 회수 연결 라인에는 상기 보일러에서 배출되는 이물질을 배출시키는 보일러 배출 라인이 연결 설치되고, 상기 보일러 배출 라인은 상기 제매 증기 공급 라인과 상기 예열 증기 공급 라인 사이에서 상기 회수 연결 라인에 연결된 것을 특징으로 하는 수트 블로워 증기 회수 시스템.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 회수 연결 라인에는 증기의 이동을 제어하는 증기 제어 밸브가 설치되고, 상기 증기 제어 밸브는 상기 보일러 배출 라인이 연결된 부분과 상기 예열 증기 공급 라인이 연결된 부분 사이에서 상기 회수 연결 라인에 설치된 것을 특징으로 하는 수트 블로워 증기 회수 시스템.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 회수 연결 라인에서 상기 증기 제어 밸브와 상기 보일러 배출 라인이 연결된 부분 사이에 위치하는 제1 부분은 제1 내경을 갖고, 상기 증기 제어 밸브와 상기 예열 증기 공급 라인과 연결된 부분 사이에 위치하는 제2 부분은 상기 제1 내경보다 더 큰 제2 내경을 갖는 것을 특징으로 하는 수트 블로워 증기 회수 시스템.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 온도 조절 밸브는 일방향 밸브로 이루어진 것을 특징으로 하는 수트 블로워 증기 회수 시스템.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 공기 예열기에는 배출 탱크가 연결 설치되고, 상기 배출 탱크에는 상기 배출 탱크에 저장된 물을 배출시키는 배출 펌프가 연결 설치된 것을 특징으로 하는 수트 블로워 증기 회수 시스템.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 예열 증기 공급 라인에서 상기 회수 연결 라인과 연결된 부분과 상기 온도 조절 밸브 사이에 위치하는 관은 제3 내경을 갖고 상기 회수 연결 라인과 연결된 부분과 상기 공기 예열기 사이에 위치하는 관은 상기 제3 내경보다 더 큰 제4 내경을 갖는 것을 특징으로 하는 수트 블로워 증기 회수 시스템.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 예열 증기 공급 라인은 상기 회수 연결 라인과 연결된 부분과 상기 공기 예열기 사이에 위치하며 내경이 점진적을 증가하는 가변 영역과 상기 가변 영역과 상기 공기 예열기 사이에 위치하며 주변보다 더 큰 내경을 갖는 확장 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 수트 블로워 증기 회수 시스템.
  11. 보일러에 연결 설치된 수트 블로워와 연결되어 수트 블로워에 증기를 공급하고 배출시키는 제매 증기 공급 라인;
    상기 제매 증기 공급 라인과 연결 설치되어 상기 제매 증기 공급 라인에서 배출되는 증기를 회수하는 회수 연결 라인;
    상기 보일러에 공급되는 공기를 예열시키는 공기 예열기; 및
    상기 회수 연결 라인 및 증기 공급원과 연결되어 증기를 공급받아서 상기 공기 예열기에 증기를 공급하는 예열 증기 공급 라인;
    을 포함하며,
    상기 회수 연결 라인과 상기 예열 증기 공급 라인은 역류방지 연결부재를 매개로 연결 설치되고,
    상기 역류방지 연결부재는 상기 예열 증기 공급 라인과 연결되는 메인 통로, 상기 메인 통로의 외측에 형성되며 환형으로 이어진 순환 통로, 상기 순환 통로와 상기 메인 통로를 연결하며 상기 공기 예열기를 향하는 방향으로 경사지게 이어져 형성된 안내 통로를 포함하고, 상기 회수 연결 라인은 상기 순환 통로와 연결된 것을 특징으로 하는 수트 블로워 증기 회수 시스템.
  12. 수트 블로워에 공급되는 증기 중 사용되지 않고 보일러에서 배출되는 증기를 회수 연결 라인으로 전달하는 증기 회수 단계;
    상기 회수 연결 라인의 증기를 공기 예열기에 증기를 공급하는 예열 증기 공급 라인으로 전달하는 증기 전달 단계; 및
    상기 예열 증기 공급 라인에서 상기 공기 예열기로 증기를 공급하여 공기를 가열하는 공기 예열 단계;
    를 포함하며,
    상기 예열 증기 공급 라인의 일단은 상기 공기 예열기와 연결되고, 상기 예열 증기 공급 라인의 타단은 증기 공급원과 연결되고, 상기 증기 공급원에서 회수 연결 라인으로 공급되는 증기는 상기 회수 연결 라인에서 공급되는 증기에 비하여 더 낮은 압력을 가지며,
    상기 공기 예열 단계는 상기 예열 증기 공급 라인을 통해서 상기 증기 공급원에서 공급되는 증기와 상기 회수 연결 라인에서 공급되는 증기를 혼합하여 상기 공기 예열기로 공급하는 것을 특징으로 하는 수트 블로워 증기 재사용 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 증기 회수 단계 이전에 실시되며, 수트 블로워에 증기의 공급이 중단되다가 증기의 공급이 개시되면 기 설정된 기간 동안 상기 회수 연결 라인에 설치된 증기 제어 밸브를 닫고, 상기 회수 연결 라인에 연결된 보일러 배출 라인을 통해서 증기를 배출시키는 오염 증기 배출 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수트 블로워 증기 재사용 방법.
  14. 삭제
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 공기 예열기에는 상기 공기 예열기에서 배출되는 증기를 일시적으로 저장하는 배출 탱크가 연결 설치되고, 상기 배출 탱크에는 상기 배출 탱크의 수위를 제어하는 배출 펌프가 연결 설치되며, 상기 공기 예열 단계에서 상기 배출 펌프는 공급되는 증기의 유량에 따라 간헐적으로 작동되는 것을 특징으로 하는 수트 블로워 증기 재사용 방법.
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