KR102200963B1 - Heat Recovery Steam Generator - Google Patents

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KR102200963B1
KR102200963B1 KR1020170126247A KR20170126247A KR102200963B1 KR 102200963 B1 KR102200963 B1 KR 102200963B1 KR 1020170126247 A KR1020170126247 A KR 1020170126247A KR 20170126247 A KR20170126247 A KR 20170126247A KR 102200963 B1 KR102200963 B1 KR 102200963B1
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김영태
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주식회사 엘지화학
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    • F28D21/0001—Recuperative heat exchangers
    • F28D21/0003—Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases

Abstract

본 발명은 배열회수 보일러에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 덕트, 덕트 내에 배치된 촉매층, 및 촉매층으로 향하는 배가스를 분배하기 위한 분배 모듈을 포함하는 배열회수 보일러가 제공된다. 또한, 분배 모듈은, 덕트의 상부면 측에 고정되는 상부 지그, 덕트의 바닥면 측에 고정되는 하부 지그, 및 상부 지그 및 하부 지그에 각각 삽입되어 덕트 내에 직립하는 분배 부재를 포함한다. 또한, 상부 지그 및 하부 지그는 중 적어도 하나는 분배 부재가 간격을 두고 삽입될 수 있도록 마련된다.The present invention relates to a heat recovery boiler, and according to an aspect of the present invention, there is provided a heat recovery boiler including a duct, a catalyst layer disposed in the duct, and a distribution module for distributing exhaust gas directed to the catalyst bed. In addition, the distribution module includes an upper jig fixed to the upper surface side of the duct, a lower jig fixed to the bottom surface side of the duct, and a distribution member respectively inserted into the upper and lower jig and standing upright in the duct. In addition, at least one of the upper jig and the lower jig is provided so that the distribution member can be inserted at intervals.

Description

배열회수 보일러{Heat Recovery Steam Generator}Heat Recovery Steam Generator {Heat Recovery Steam Generator}

본 발명을 배열회수 보일러에 관한 것이다.The present invention relates to a heat recovery boiler.

도 1은 일반적인 배열회수 보일러(10)를 나타내는 개략도이고, 도 2는 분배 부재(30)를 나타내는 사시도이다.1 is a schematic diagram showing a general heat recovery boiler 10, and FIG. 2 is a perspective view showing a distribution member 30. As shown in FIG.

배열회수 보일러(10)의 촉매층(20) 전단(상류 측)에는 온도, 속도, 질소산화물(예를 들어, 암모니아(NH3))의 분배를 균일하게 하기 위해, 수직의 분배부재(30)를 설치한다. 분배부재(30)는 덕트(11) 내에 수직으로 직립하여 배치되고, 양 종단이 덕트(11)의 상부면과 바닥면에 각각 용접 고정된다.A vertical distribution member 30 is installed at the front end (upstream side) of the catalyst layer 20 of the heat recovery boiler 10 to uniformly distribute temperature, velocity, and nitrogen oxides (eg, ammonia (NH3)). do. The distribution member 30 is arranged vertically and upright in the duct 11, and both ends are welded to the upper surface and the bottom surface of the duct 11, respectively.

덕트(11) 내의 온도가 약 400℃의 고온 상태여서, 분배부재(30)는 수직방향을 따라 팽창이 발생하게 되고, 팽창에 의해, 분배부재(30)의 변형 및 파단이 일어나는 문제가 발생한다.Since the temperature in the duct 11 is at a high temperature of about 400°C, the distribution member 30 expands along the vertical direction, and the expansion causes the distribution member 30 to be deformed and fractured. .

본 발명은 분배부재의 열팽창을 허용할 수 있는 지지 구조를 갖는 배열회수 보일러를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.An object of the present invention is to provide a heat recovery boiler having a support structure capable of allowing thermal expansion of a distribution member.

상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 덕트, 덕트 내에 배치된 촉매층, 및 촉매층으로 향하는 배가스를 분배하기 위한 분배 모듈을 포함하는 배열회수 보일러가 제공된다.In order to solve the above problems, according to an aspect of the present invention, there is provided a heat recovery boiler including a duct, a catalyst layer disposed in the duct, and a distribution module for distributing exhaust gas directed to the catalyst layer.

분배 모듈은, 덕트의 상부면 측에 고정되는 상부 지그, 덕트의 바닥면 측에 고정되는 하부 지그, 및 상부 지그 및 하부 지그에 각각 삽입되어 덕트 내에 직립하는 분배 부재를 포함한다.The distribution module includes an upper jig fixed to an upper surface side of the duct, a lower jig fixed to the bottom surface side of the duct, and a distribution member inserted into the upper and lower jig respectively and standing upright in the duct.

또한, 상부 지그 및 하부 지그는 중 적어도 하나는 분배 부재가 간격을 두고 삽입될 수 있도록 마련된다.In addition, at least one of the upper jig and the lower jig is provided so that the distribution member can be inserted at intervals.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 적어도 일 실시예와 관련된 배열회수 보일러는 다음과 같은 효과를 갖는다.As described above, the heat recovery boiler related to at least one embodiment of the present invention has the following effects.

분배부재의 열팽창, 예를 들어, 길이방향에 따른 열팽창 및 길이방향과 다른 방향에 따른 열팽창을 허용할 수 있는 공간부를 갖는 지그를 통해 상단부와 하단부를 각각 지지함으로써, 덕트 내 온도 상승에 의한 분배 부재의 열팽창이 자유롭게 일어날 수 있도록 할 수 있고, 이에 따라 분배부재의 휨을 감소시키고, 파단을 방지할 수 있다.The distribution member due to the increase in temperature in the duct by supporting the upper and lower ends of the distribution member through a jig having a space that allows thermal expansion of the distribution member, for example, thermal expansion along the longitudinal direction and thermal expansion along the longitudinal direction and other directions. The thermal expansion of can be made to occur freely, thereby reducing the warpage of the distribution member and preventing breakage.

도 1은 일반적인 배열회수 보일러를 나타내는 개략도이다.
도 2는 분배 부재를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예와 관련된 하부 지그를 나타내는 사시도이다.
도 4는 하부 지그에 분배 부재가 삽입된 상태를 나타내는 측면도이다.
도 5는 상부 지그에 분배 부재가 삽입된 상태를 나타내는 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예와 관련된 배열회수 보일러를 이용한 응력 및 변형 길이의 해석 결과이다.
도 7은 도 1에 도시된 배열회수 보일러를 이용한 응력 및 변형 길이의 해석 결과이다.1 is a schematic diagram showing a general heat recovery boiler.
2 is a perspective view showing a distribution member.
3 is a perspective view showing a lower jig related to an embodiment of the present invention.
4 is a side view showing a state in which a distribution member is inserted into a lower jig.
5 is a side view showing a state in which a distribution member is inserted into an upper jig.
6 is an analysis result of stress and strain length using a heat recovery boiler related to an embodiment of the present invention.
7 is an analysis result of stress and strain length using the heat recovery boiler shown in FIG. 1.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 배열회수 보일러를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a heat recovery boiler according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.In addition, regardless of the reference numerals, the same or corresponding components are given the same or similar reference numbers, and duplicate descriptions thereof will be omitted, and the size and shape of each component member shown for convenience of explanation are exaggerated or reduced. Can be.

도 3은 본 발명의 일 실시예와 관련된 하부 지그(100)를 나타내는 사시도이고, 도 4는 하부 지그(100)에 분배 부재(30)가 삽입된 상태를 나타내는 측면도이다.3 is a perspective view showing a lower jig 100 related to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a side view showing a state in which the distribution member 30 is inserted into the lower jig 100.

또한, 도 5는 상부 지그(100')에 분배 부재(30)가 삽입된 상태를 나타내는 측면도이다.In addition, FIG. 5 is a side view showing a state in which the distribution member 30 is inserted into the upper jig 100'.

본 발명의 일 실시예와 관련된 배열회수 보일러(10, 도 1 참조)는 덕트(11), 덕트 내에 배치된 촉매층(20) 및 촉매층(20)으로 향하는 배가스(예를 들어, 암모니아와 같은 질소산화물)를 분배하기 위한 분배 모듈을 포함한다The heat recovery boiler 10 (refer to FIG. 1) related to an embodiment of the present invention includes a duct 11, a catalyst layer 20 disposed in the duct, and an exhaust gas directed to the catalyst layer 20 (eg, nitrogen oxides such as ammonia). ) Includes a distribution module for dispensing

분배 모듈은, 덕트(11)의 상부면 측에 고정되는 상부 지그(100'), 덕트(11)의 바닥면 측에 고정되는 하부 지그(100) 및 상부 지그(100') 및 하부 지그(100)에 각각 삽입되어 덕트(11) 내에 직립하는 분배 부재(30)를 포함한다.The distribution module includes an upper jig 100' fixed to an upper surface side of the duct 11, a lower jig 100 fixed to the bottom surface side of the duct 11, and the upper jig 100' and lower jig 100 ), each inserted into the duct 11 and includes a distribution member 30 standing upright.

이때, 상부 지그(100') 및 하부 지그(100)는 중 적어도 하나는 분배 부재가 간격을 두고 삽입될 수 있도록 마련된다. At this time, at least one of the upper jig 100 ′ and the lower jig 100 is provided so that the distribution member can be inserted at an interval.

구체적으로, 상기 공간부는 체적이 분배부재의 삽입된 영역의 체적보다 클 수 있다. 예를 들어, 공간부는 높이가 분배부재의 삽입된 영역의 길이보다 클 수 있다.Specifically, the volume of the space portion may be larger than the volume of the inserted region of the distribution member. For example, the height of the space portion may be greater than the length of the inserted region of the distribution member.

상부 지그(100') 및 하부 지그(100)는 동일한 구조를 갖는다.The upper jig 100 ′ and the lower jig 100 have the same structure.

상부 지그(100') 및 하부 지그(100)는, 각각, 설치면에 고정되는 베이스부(101), 베이스부(101)에 마련되고, 분배 부재(30)의 일부 영역이 삽입되는 공간부(111)를 갖는 몸체(110) 및 몸체(110)와 베이스부(101)를 연결하는 하나 이상의 보강 리브(120)를 포함할 수 있다.The upper jig 100 ′ and the lower jig 100 are provided in the base portion 101 and the base portion 101 fixed to the installation surface, respectively, and a space portion into which a partial region of the distribution member 30 is inserted ( It may include a body 110 having 111 and one or more reinforcing ribs 120 connecting the body 110 and the base portion 101.

베이스부(101)에는 하나 이상의 체결홀(102)이 마련되고, 상부 및 하부 지그(100', 100)는 각각 체결홀(102)을 통과하여 덕트(11)에 체결되는 체결부재(130)에 의해 덕트(11)에 고정될 수 있다. At least one fastening hole 102 is provided in the base part 101, and the upper and lower jigs 100' and 100 pass through the fastening hole 102, respectively, to the fastening member 130 fastened to the duct 11. By this, it can be fixed to the duct 11.

이때, 상부 지그(100')의 공간부에 삽입된 분배 부재(30)의 길이와 하부 지그(100)의 공간부에 삽입된 분배 부재(30)의 길이가 다를 수 있다.In this case, the length of the distribution member 30 inserted in the space portion of the upper jig 100 ′ and the length of the distribution member 30 inserted in the space portion of the lower jig 100 may be different.

예를 들어, 하부 지그(100)에 삽입된 분배 부재(30)의 길이(H)는 공간부의 높이(H)와 동일하고, 상부 지그(100')에 삽입된 분배 부재(30)의 길이는 공간부의 높이보다 작을 수 있다. 도 5를 참조하면, 상부 지그(100')에서, 분배 부재(30)는 분배 부재(30)의 길이방향에 따른 종단이 공간부의 바닥면으로부터 소정 간격(G)만큼 떨어져 위치하도록 배치될 수 있다. 구체적으로, 상부 지그(100')의 공간부의 바닥면과 하부 지그(100)의 공간부의 바닥면 사이의 길이는 분배 부재의 길이보다 클 수 있다. 즉, 분배 부재(30)가 길이방향을 따라 팽창되는 경우에도, 상부 지그(100')의 공간부 내에서 상기 길이방향에 따른 팽창이 허용될 수 있다.For example, the length (H) of the distribution member 30 inserted into the lower jig 100 is the same as the height (H) of the space portion, and the length of the distribution member 30 inserted into the upper jig 100' It may be smaller than the height of the space. Referring to FIG. 5, in the upper jig 100 ′, the distribution member 30 may be disposed such that an end along the length direction of the distribution member 30 is located apart from the bottom surface of the space by a predetermined distance G. . Specifically, a length between the bottom surface of the space portion of the upper jig 100 ′ and the bottom surface of the space portion of the lower jig 100 may be greater than the length of the distribution member. That is, even when the distribution member 30 is expanded along the longitudinal direction, expansion along the longitudinal direction may be allowed within the space portion of the upper jig 100 ′.

또한, 상부 지그(100')에 삽입된 분배 부재(30)의 길이는 공간부의 높이의 0.3 내지 0.5배일 수 있다. 예를 들어, 분배 부재(30)의 길이가 약 8.5인 경우, 약 400℃ 환경에서 길이방향을 따라 약 5cm 이상의 팽창이 이루어질 수 있다. 이러한 점을 고려하여, 분배 부재(30)의 길이방향에 따른 종단과, 공간부의 바닥면 사이의 간격(G)은 10cm이상이 되는 것이 바람직하다. 이때, 공간부의 높이는 약 20cm일 수 있다.In addition, the length of the distribution member 30 inserted into the upper jig 100 ′ may be 0.3 to 0.5 times the height of the space. For example, when the length of the distribution member 30 is about 8.5, expansion of about 5 cm or more along the length direction in an environment of about 400° C. may be performed. In consideration of this point, the distance G between the end of the distribution member 30 in the longitudinal direction and the bottom surface of the space is preferably 10 cm or more. At this time, the height of the space may be about 20 cm.

한편, 상부 및 하부 지그(100', 100)는 공간부가 사각 형상의 단면을 갖고, 분배 부재(30)는 "V"자 형상을 가질 수 있다. 즉, "V"자 형상이 사각 형상 내에 배치된 구조이다.Meanwhile, the upper and lower jigs 100 ′ and 100 may have a rectangular cross-section in the space portion, and the distribution member 30 may have a “V” shape. In other words, it is a structure in which a "V" shape is arranged in a square shape.

이와 같이, 상부 지그(100')는 길이방향에 따른 분배 부재(30)의 팽창을 허용함과 동시에, 공간부와 분배부재의 단면 형상 차이에 따른 여유 공간만큼의 또 다른 팽창을 허용할 수 있다. 즉, 덕트(11) 내의 온도에 따라 분배 부재(30)의 팽창 시, 상부 지그(100')는 공간부 내에서 분배 부재(30)의 길이방향에 따른 팽창 및 길이방향과 다른 방향에 따른 팽창이 각각 허용될 수 있다.In this way, the upper jig 100 ′ may allow expansion of the distribution member 30 along the length direction, and at the same time, allow another expansion as much as the free space according to the difference in cross-sectional shape of the space portion and the distribution member. . That is, when the distribution member 30 is expanded according to the temperature in the duct 11, the upper jig 100' expands in the longitudinal direction of the distribution member 30 and expands in a direction different from the longitudinal direction in the space part. Each of these can be allowed.

마찬가지로, 하부 지그(100)는 덕트(11) 내의 온도에 따라 분배 부재(30)의 팽창 시, 공간부 내에서 길이방향과 다른 방향에 따른 분배 부재(30)의 팽창이 허용될 수 있다.Likewise, when the distribution member 30 expands according to the temperature in the duct 11, the lower jig 100 may allow expansion of the distribution member 30 in a direction different from the length direction in the space portion.

또한, 분배 모듈은 상부 지그(100') 및 하부 지그(100)의 공간부 내에 수용되어 분배 부재(30)와 접촉하는 완충부재를 추가로 포함할 수 있다. 상기 완충부재는 분배 부재와 공간부 사이에 배치될 수 있으며, 분배 부재의 팽창 시, 분배 부재와 접촉에 따라 압축될 수 있다. 즉, 상기 완충부재는 압축 가능한 재질(예를 들어, 실리콘)로 형성될 수 있다.In addition, the distribution module may further include a buffer member accommodated in the space portion of the upper jig 100 ′ and the lower jig 100 to contact the distribution member 30. The buffer member may be disposed between the distribution member and the space part, and may be compressed according to contact with the distribution member when the distribution member is expanded. That is, the buffer member may be formed of a compressible material (eg, silicon).

도 6은 본 발명의 일 실시예와 관련된 배열회수 보일러를 이용한 응력 및 변형 길이의 해석 결과이고, 도 7은 도 1에 도시된 배열회수 보일러를 이용한 응력 및 변형 길이의 해석 결과이다.6 is an analysis result of stress and strain length using a heat recovery boiler according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is an analysis result of stress and strain length using a heat recovery boiler shown in FIG. 1.

도 6을 참조하면, 본 발명이 경우, 400℃ 온도 상승에 따른 열팽창으로, 분배부재가 휘어지는 양이 약 40mm이며, 최대 응력이 71Mpa인 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6, in the case of the present invention, it can be seen that the amount of bending of the distribution member is about 40 mm and the maximum stress is 71 MPa due to thermal expansion according to a temperature increase of 400°C.

도 7을 참조하면, 도 1에서와 같이, 분배 부재가 직접 덕트에 용접된 경우, 분배부재가 휘어지는 양이 약 324mm이며, 최대 응력이 519Mpa인 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 7, as shown in FIG. 1, when the distribution member is directly welded to the duct, it can be seen that the amount of bending of the distribution member is about 324 mm and the maximum stress is 519 MPa.

즉, 본 발명에 따른 배열회수 보일러에서는, 열팽창 시, 분배부재의 변형을 최소화하여 파단을 방지할 수 있다.That is, in the heat recovery boiler according to the present invention, it is possible to prevent breakage by minimizing the deformation of the distribution member during thermal expansion.

위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.Preferred embodiments of the present invention described above are disclosed for the purpose of illustration, and those skilled in the art who have ordinary knowledge of the present invention will be able to make various modifications, changes, and additions within the spirit and scope of the present invention. And additions will be seen as falling within the scope of the following claims.

10: 배열회수 보일러
11: 덕트
20: 촉매층
30: 분배부재
100: 하부 지그
100': 상부 지그10: heat recovery boiler
11: duct
20: catalyst layer
30: distribution member
100: lower jig
100': upper jig

Claims (9)

덕트;
덕트 내에 배치된 촉매층; 및
촉매층으로 향하는 배가스를 분배하기 위한 분배 모듈을 포함하고,
분배 모듈은, 덕트의 상부면 측에 고정되는 상부 지그;
덕트의 바닥면 측에 고정되는 하부 지그; 및
상부 지그 및 하부 지그에 각각 삽입되어 덕트 내에 직립하는 분배 부재를 포함하며,
상부 지그 및 하부 지그는 중 적어도 하나는 분배 부재가 간격을 두고 삽입될 수 있도록 마련되며,
상부 및 하부 지그는, 각각,
설치면에 고정되는 베이스부;
베이스부에 마련되고, 분배 부재의 일부 영역이 삽입되는 공간부를 갖는 몸체; 및
몸체와 베이스부를 연결하는 하나 이상의 보강 리브를 포함하고,
상부 및 하부 지그는 공간부가 사각 형상의 단면을 갖고,
분배 부재는 "V"자 형상을 갖는 배열회수 보일러.duct;
A catalyst layer disposed in the duct; And
Including a distribution module for distributing exhaust gas directed to the catalyst bed,
The distribution module includes an upper jig fixed to an upper surface side of the duct;
A lower jig fixed to the bottom side of the duct; And
It includes a distribution member inserted into the upper jig and the lower jig, respectively, and standing upright in the duct,
At least one of the upper jig and the lower jig is provided so that the distribution member can be inserted at intervals,
The upper and lower jigs are, respectively,
A base portion fixed to the installation surface;
A body provided on the base portion and having a space portion into which a partial region of the distribution member is inserted; And
Including one or more reinforcing ribs connecting the body and the base portion,
The upper and lower jigs have a rectangular cross section in the space portion,
The distribution member is a heat recovery boiler having a "V" shape. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
베이스부에는 하나 이상의 체결홀이 마련되고,
상부 및 하부 지그는 각각 체결홀을 통과하여 덕트에 체결되는 체결부재에 의해 덕트에 고정되는 배열회수 보일러.The method of claim 1,
One or more fastening holes are provided in the base part,
The heat recovery boiler is fixed to the duct by a fastening member that passes through the fastening hole and is fastened to the duct, respectively. 제 1 항에 있어서,
상부 지그의 공간부에 삽입된 분배 부재의 길이와 하부 지그의 공간부에 삽입된 분배 부재의 길이가 다른 배열회수 보일러.The method of claim 1,
A heat recovery boiler in which the length of the distribution member inserted in the space of the upper jig and the length of the distribution member inserted in the space of the lower jig are different. 제 4 항에 있어서,
하부 지그에 삽입된 분배 부재의 길이는 공간부의 높이와 동일하고,
상부 지그에 삽입된 분배 부재의 길이는 공간부의 높이보다 작은 배열회수 보일러.The method of claim 4,
The length of the distribution member inserted in the lower jig is the same as the height of the space,
Heat recovery boiler whose length of distribution member inserted in the upper jig is smaller than the height of the space part. 제 1 항에 있어서,
상부 지그에 삽입된 분배 부재의 길이는 공간부의 높이의 0.3 내지 0.5배인 배열회수 보일러.The method of claim 1,
A heat recovery boiler whose length of the distribution member inserted into the upper jig is 0.3 to 0.5 times the height of the space part. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
공간부 내에 수용되어 분배 부재와 접촉하는 완충부재를 추가로 포함하는 배열회수 보일러.The method of claim 1,
Heat recovery boiler further comprising a buffer member accommodated in the space portion and in contact with the distribution member. 제 1 항에 있어서,
덕트 내의 온도에 따라 분배 부재의 팽창 시, 상부 지그는 공간부 내에서 분배 부재의 길이방향에 따른 팽창 및 길이방향과 다른 방향에 따른 팽창이 각각 허용되는 배열회수 보일러.
The method of claim 1,
When the distribution member is expanded according to the temperature in the duct, the upper jig is a heat recovery boiler that allows expansion in the longitudinal direction of the distribution member and expansion in a different direction from the longitudinal direction in the space part.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008115796A (en) * 2006-11-06 2008-05-22 Toyota Motor Corp Reducing agent dispersing device of internal-combustion engine
KR101241278B1 (en) * 2011-10-18 2013-03-15 비에이치아이 주식회사 Tube support for harp module of the heat recovery steam generator

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