KR102082015B1 - 브레이스가 구비된 하프모듈 박스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배열회수보일러(HRSG:Heat Recovery Steam Generator)에 설치되는 하프모듈 박스(Harp Module Box)에 관한 것으로서, 하프모듈이 내설된 케이싱과 상기 케이싱의 외측부를 지지하는 다수의 외부프레임으로 이루어진 하프모듈 박스에 있어서, 상기 외부프레임은 상,하부빔과 상기 상,하부빔의 양단부를 각각 연결하는 한 쌍의 사이드칼럼으로 구성되고, 전면부에는 보강부재를 더 구비하되, 상기 보강부재는 상기 외부프레임의 상,하부빔과 사이드칼럼에 각각 설치되는 지지브래킷 및 상기 지지브래킷을 서로 연결하는 다수의 브레이스로 구성됨으로써, 예기치 않은 외부 충격 등에 대한 하프모듈 박스의 구조적 안정성이 증대될 수 있도록 함과 동시에 내부로 유입되는 폐열가스의 유동 분포를 개선할 수 있는 브레이스가 구비된 하프모듈 박스에 관한 것이다.

Description

브레이스가 구비된 하프모듈 박스{Harp module box with braces}

본 발명은 배열회수보일러(HRSG:Heat Recovery Steam Generator)에 설치되는 하프모듈 박스(Harp Module Box)에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 가스터빈에서 연소후 배출되는 배기가스로부터 폐열을 회수할 수 있도록 설치되는 하프모듈 박스에 있어서, 상기 하프모듈 박스에 구비된 외부프레임의 구조적 안정성과 배기가스의 유동 분포를 개선할 수 있는 하프모듈 박스에 관한 것이다.

일반적으로 배열회수보일러(HRSG:Heat Recovery Steam Generator)는 가스터빈에서 버려지는 폐열을 회수하여 발전을 하는 데 사용하는 것으로서, 가스터빈에서 버려지는 고온의 배기가스로부터 폐열 에너지를 회수하여 증기를 생산하는 에너지 회수 장치 중의 하나이다.

따라서 이러한 배열회수보일러는 배기가스와의 열교환을 통해 폐열을 회수하게 되며, 이때 배기가스와의 열교환을 위한 열교환용 설비인 하프모듈(Harp module)이 필수적으로 설치된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 하프모듈(100)은 하프모듈 박스(10) 내부를 따라 다수개가 설치됨으로써, 유입되는 배기가스가 하프모듈 박스(10) 내부를 통과할 때 배기가스와의 열교환을 통해 폐열을 흡수하게 되는 것이다.

이때 하프모듈(100)은 배기가스와의 열교환이 용이하도록 규격이 동일한 다수의 열교환관이 수직으로 배열 설치된 것이다.

한편 하프모듈 박스(10)는 일반적으로 배기가스와 열교환을 수행하는 다수개의 하프모듈(100)이 내부에 배열된 하나의 직사각형 박스 구조를 이루는 것으로서, 유입된 배기가스가 하프모듈(100)과 열교환된 후 외부로 배출될 수 있도록 배기가스의 이동로를 제공하는 역할을 하는 것이다.

그러나 상기와 같은 종래의 하프모듈 박스는 지진이나 폭풍 등 예기치 않은 외부 충격에 견디기 위하여 지지구조물의 사이즈를 키워 중량이 과대해졌을 뿐만 아니라, 직사각형 타입의 구조적 특성상 하프모듈 박스의 내측 상부와 하부에서의 배기가스의 흐름이 균일하지 않기 때문에 열교환이 효율적으로 수행되지 못하는 문제점이 있었다.

한국공개실용신안공보 실2000-0008414호(2000.05.15)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 하프모듈 박스의 외부프레임을 구성하는 상,하부빔과 한 쌍의 사이드칼럼에 다수개의 브레이스를 부설함으로써, 예기치 않은 외부 충격 등에 대비한 구조적 안정성 증대에 따른 지지구조물 중량 감소 효과는 물론 하프모듈 박스 내에서의 배기가스의 상,하부 유동 분포의 균일도를 향상시킬 수 있는 브레이스가 구비된 하프모듈 박스를 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 하프모듈이 내설된 케이싱과 상기 케이싱의 외측부를 지지하는 다수의 외부프레임으로 이루어진 하프모듈 박스에 있어서, 상기 외부프레임은 상,하부빔과 상기 상,하부빔의 양단부를 각각 연결하는 한 쌍의 사이드칼럼으로 구성되고, 전면부에는 보강부재를 더 구비하되,

상기 보강부재는 상기 외부프레임의 상,하부빔과 사이드칼럼에 각각 설치되어 내측 방향으로 돌출되는 지지브래킷, 및 상기 지지브래킷을 서로 연결하는 다수의 브레이스로 구성된다.

여기서 상기 지지브래킷은 서로 마주보도록 대칭되게 설치되고, 상기 브레이스는 마름모 형상을 이루도록 상기 지지브래킷을 서로 연결한다.

또한 상기 사이드칼럼에 각각 설치되는 지지브래킷은 상기 사이드칼럼의 중심라인의 하부 영역에 설치되도록 하는 것이 바람직하다.

한편 상기 보강부재는 상기 사이드칼럼에 각각 설치된 지지브래킷을 수평 방향으로 연결하는 보조브레이스가 더 구비될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 첫째, 하프모듈 박스의 외부프레임에 부설된 다수의 브레이스를 통해 하프모듈 박스의 구조적 안정성과 강성을 증대시킬 수 있어 예기치 않은 외부 충격 등에 의한 손상이나 파손을 최소화시킬 수 있는 효과가 있고, 둘째, 상대적으로 작은 규격의 사이드칼럼 적용이 가능하게 되어 비용을 절감할 수 있는 효과가 있으며, 셋째, 하프모듈 박스를 통과하는 배기가스의 상,하부 유동 분포의 균일성을 향상시킬 수 있어 열교환의 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 배열회수보일러에 구비된 가스투입구와 하프모듈 박스의 측면도,
도 2는 본 발명에 따른 하프모듈 박스의 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 하프모듈 박스의 정면도이다.

이하 본 발명에 따른 하프모듈 박스의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

여기서 도 1은 배열회수보일러에 구비된 가스투입구와 하프모듈 박스의 측면도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 하프모듈 박스의 사시도를 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명에 따른 하프모듈 박스의 정면도를 나타낸 것이다.

먼저 배열회수보일러(HRSG:Heat Recovery Steam Generator)는 가스터빈에서 연소 후 버려지는 폐열을 회수하여 증기를 생산하기 위한 것으로서, 가스터빈에서 버려지는 고온의 폐열가스(배기가스)에 포함된 열에너지를 열교환 설비를 통해 회수하기 위한 장치이다.

따라서 이러한 배열회수보일러에는 폐열가스와의 열교환을 위해 열교환 설비인 하프모듈(Harp module)(100)이 필수적으로 설치된다.

하프모듈(100)은 폐열가스가 통과할 때, 폐열가스와 열교환이 가능하도록 하프모듈 박스(10) 내에 다수개가 수직으로 배열 설치되는 것으로서, 다수의 열교환관으로 구성되는 것이다.

따라서 도 1에 도시된 바와 같이, 배열회수보일러(HRSG:Heat Recovery Steam Generator)에는 투입되는 폐열가스와의 열교환을 통해 폐열을 흡수할 수 있도록 하프모듈(100)이 내설된 하프모듈 박스(10)가 설치된다.

이때 하프모듈 박스(10)의 전면부에는 도 3에 도시된 바와 같이, 고온의 폐열가스가 투입되는 가스투입구(200)가 연결되도록 설치된다.

따라서 폐열가스는 가스투입구(200)를 통해 하프모듈 박스(10) 내부로 진입하게 되고, 하프모듈 박스(10) 내부로 유입된 폐열가스는 하프모듈 박스(10) 내에 설치된 다수의 하프모듈(100)의 주변을 통과하면서 하프모듈(100)에 구비된 다수의 열교환관과 열교환이 이루어진 후 외부로 배출되는 것이다.

이때 하프모듈(100)은 폐열가스와의 열교환이 효과적으로 이루어질 수 있도록 하프모듈 박스(10)를 따라 다수개가 순차적으로 배치되어 있다.

한편 하프모듈 박스(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 하프모듈(100)이 내설됨과 아울러 폐열가스의 이동로를 제공하는 케이싱(20)과 케이싱(20)의 외측부를 지지하는 다수의 외부프레임(30)으로 이루어진다.

여기서 외부프레임(30)은 케이싱(20)을 고정함과 동시에 지지하는 역할을 하는 것으로서, 케이싱(20) 외측부에 설치되며, 상부빔(31)과 하부빔(32) 및 상,하부빔(31,32)의 양단부를 각각 수직으로 연결하는 한 쌍의 사이드칼럼(35)으로 구성된다.

이때 상,하부빔(31,32)과 사이드칼럼(35)은 'H'빔이 사용될 수 있을 것이다.

한편 가스투입구(200)가 연결되는 하프모듈 박스(10)의 전면부에 설치된 외부프레임(30)에는 보강부재(40)가 더 설치된다.

보강부재(40)는 지진이나 폭풍 등 예기치 않은 외부 충격에 대비하여 하프모듈 박스(10)의 구조적 안정성과 강성을 증대시키는 것은 물론 투입되는 폐열가스의 유동 분포를 개선시키는 역할을 하는 것이다.

여기서 보강부재(40)는 다수개의 지지브래킷(41,42)과 지지브래킷(41,42)에 설치되는 다수개의 브레이스(brace)(45,46)로 구성된다.

지지브래킷(41,42)은 하기에서 설명하는 브레이스(45,46)를 지지하기 위한 것으로서, 외부프레임(30)의 상,하부빔(31,32)과 사이드칼럼(35)에 각각 설치되며, 하프모듈 박스(10) 내측 방향으로 일정 거리 돌출되도록 설치된다.

지지브래킷(41,42)은 도시된 바와 같이, 일정 두께와 면적을 가지는 판재 형태로 구비될 수 있으며, 상,하부빔(31,32)과 사이드칼럼(35)에 각각 용접 결합시킬 수 있을 것이다.

이때 사이드칼럼(35)에 설치되는 지지브래킷(42)은 사이드칼럼(35)의 중심라인(center line)보다 낮은 위치에 설치한다.

일반적으로 하프모듈 박스(10)의 구조적 특성상 가스투입구(200)로부터 하프모듈 박스(10) 내로 유입되는 폐열가스는 하프모듈 박스(10)의 상부보다 하부로 흐르는 양이 상대적으로 많기 때문에, 보강부재(40)는 외부프레임(30)의 구조적 안정성 증대는 물론 이러한 상,하부 흐름의 불균일을 개선하여 하프모듈 박스(10) 내에서의 유동의 균일성을 높이고자 하는 것이다.

즉 사이드칼럼(35)에 각각 설치되는 지지브래킷(41,42)을 사이드칼럼(35)의 중심라인 하부 영역에 배치함으로써, 하프모듈 박스(10)의 하부 영역에 좀더 치우치도록 설치된 브레이스(45,46)가 하프모듈 박스(10)의 하측부 가스 흐름에 더 많은 유동 저항을 부가하여 상,하부 흐름을 균일하게 유도하고자 하는 것이다.

한편 브레이스(45,46)는 양단이 지지브래킷(41,42)에 각각 결합됨으로써, 각각의 지지브래킷(41,42)을 서로 연결하는 역할을 하게 된다.

따라서 브레이스(45,46)는 외부프레임(30)의 보강 역할을 함과 동시에 가스 흐름의 균일도를 향상시키는 역할을 하게 되며, 마름모 형상을 이루도록 설치된다.

이때 브레이스(45,46)는 사이드칼럼(35)에 설치된 지지브래킷(42)이 하프모듈 박스(10)의 중심라인 하부 영역에 치우쳐 설치되므로, 도 2,3에 도시된 바와 같이, 상측 두 개의 변이 하측부보다 상대적으로 길게 형성된 마름모를 구성하게 된다.

한편 사이드칼럼(35)에는 지지브래킷(42)을 수평 방향으로 연결하는 보조브레이스(47)가 더 설치될 수 있다.

따라서 본 발명의 하프모듈 박스(10)에 구비된 다수개의 브레이스(45,46)와 보조브레이스(47)는 외부프레임(30)의 강성을 높임과 동시에 하프모듈 박스(10) 내부로 유입되는 폐열가스의 하부 흐름에 유동 저항을 부가하여 하프모듈 박스(10)의 상,하부 흐름의 균일도를 향상시키게 되는 것이다.

여기서 지지브래킷(41,42)은 케이싱(20)과 간섭되는 경우에는 케이싱(20)을 관통하여 내측으로 돌출되도록 설치될 수 있으며, 또한 브레이스(45,46)와 보조브레이스(47)는 일반적인 앵글이나 사각형 바(bar) 형태로 제작되어 지지브래킷(41,42)에 용접 결합시키거나 또는 볼트를 이용하여 체결시킬 수 있을 것이다.

한편 보강부재(40)는 다수의 외부프레임(30)에 각각 설치될 수도 있으며, 사이드칼럼(35)에 설치된 지지브래킷(42)의 위치는 하프모듈 박스(10)의 형태나 크기 또는 가스 투입 방향 등을 고려하여 적절하게 선택하여 적용하면 될 것이다.

따라서 본 발명은 하프모듈(100)이 내설된 케이싱(20)의 외측부를 지지하는 외부프레임(30) 상에 다수개의 브레이스(45,46)와 보조브레이스(47)로 이루어진 보강부재(40)를 부설함으로써, 브레이스(45,46)와 보조브레이스(47)가 외부프레임(30)의 상,하부빔(31,32)과 사이드칼럼(35)을 보강하여 예기치 않은 외부 충격 등에 대비한 구조적 안정성과 강성을 증대시킬 수 있게 되고, 또한 하프모듈 박스(10) 내에서의 폐열가스의 상,하부 흐름의 균일도를 향상시킬 수 있어 효과적인 열교환을 통해 배열가스보일러의 효율을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

이상, 상기의 실시 예는 단지 설명의 편의를 위해 예시로서 설명한 것에 불과하므로 특허청구범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술 범주 내에서 다양한 변형이 가능할 것이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 하프모듈 박스 20 : 케이싱
30 : 외부프레임 31 : 상부빔
32 : 하부빔 35 : 사이드칼럼
40 : 보강부재 41,42 : 지지브래킷
45,46 : 브레이스 47 : 보조브레이스
100 : 하프모듈 200 : 가스투입구

Claims (4)

1. 하프모듈이 내설된 케이싱과 상기 케이싱의 외측부를 지지하는 다수의 외부프레임으로 이루어진 하프모듈 박스에 있어서,
   상기 외부프레임은 상,하부빔과 상기 상,하부빔의 양단부를 각각 연결하는 한 쌍의 사이드칼럼으로 구성되고, 전면부에는 보강부재를 더 구비하되,
   상기 보강부재는,
   상기 외부프레임의 상,하부빔과 사이드칼럼에 각각 설치되어 내측 방향으로 돌출되는 지지브래킷; 및
   상기 지지브래킷을 서로 연결하는 다수의 브레이스;로 구성되고,
   상기 지지브래킷은 서로 마주보도록 대칭되게 설치되고, 상기 브레이스는 마름모 형상을 이루도록 상기 지지브래킷을 서로 연결하고, 상기 사이드칼럼에 각각 설치되는 상기 지지브래킷은 상기 사이드칼럼의 중심라인의 하부 영역에 설치되도록 하는 것을 특징으로 하는 브레이스가 구비된 하프모듈 박스.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 보강부재는 상기 사이드칼럼에 각각 설치된 상기 지지브래킷을 수평 방향으로 연결하는 보조브레이스가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 브레이스가 구비된 하프모듈 박스.
   

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