KR102284523B1 - 과열증기 승온장치 - Google Patents

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조종표
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한국에너지기술연구원
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Abstract

본 발명의 과열증기 승온장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐기물 연소장치 등에서 발생하는 폐열에 의한 과열 증기를 추가로 가열하여 승온하는 장치에 있어서, 유입되는 고온스팀(폐열)을 보다 효율적으로 승온시키고, 승온된 과열증기의 열손실을 방지하여 제공하도록 함으로써, 승온된 과열증기의 열 효율을 향상시킬 수 있는 과열증기 승온장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 연소로 내부에 구비되며, 외부 열원에 의해 가열되어 외부로부터 유입되는 고온스팀을 승온하는 챔버 형상의 몸체부, 상기 몸체부의 상부 일측에 구비되며 외부의 고온스팀을 상기 몸체부 내부로 유입시키는 유입로, 상기 몸체부의 상부에 구비되되, 일단이 상기 몸체부 상부에서 내부로 연장 형성되어 구비되며, 상기 몸체부에 의해 승온된 과열증기를 외부로 배출시키는 배출로, 및 상기 몸체부 내부의 상부에 구비되며, 상기 몸체부 내부에 연장 형성되어 있는 배출로가 내부 중앙부를 통과하여 지나가도록 상단 및 하단이 개구된 원통형의 볼텍스(vortex) 단열관 형태 또는 단면이 콘(corn) 형상인 단열관 형태로 이루어지는 단열부를 포함하여 구성되며, 상기 몸체부에 의해 승온된 과열증기가 상기 배출로로 배출될 때, 상기 단열부를 통해 상기 유입로에서 유입되는 고온스팀과의 접촉을 방지하여 상기 승온된 과열증기의 열 손실을 방지할 수 있다.

Description

과열증기 승온장치{HEAT-RISING APPARATUS OF SUPERHEATED STEAM}
본 발명의 과열증기 승온장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐기물 연소장치 등에서 발생하는 폐열에 의한 과열 증기를 추가로 가열하여 승온하는 장치에 있어서, 유입되는 고온스팀(폐열)을 보다 효율적으로 승온시키고, 승온된 과열증기의 열손실을 방지하여 제공하도록 함으로써, 승온된 과열증기의 열 효율을 향상시킬 수 있는 과열증기 승온장치에 관한 것이다.
수소는 석유탈황, 암모니아 제조 등 화학공업 부문에서 널리 사용되고 있으며, 우주항공산업의 연료, 반도체산업의 분위기 가스, 연료전지의 원료로도 사용되고 있다.
현재 주된 에너지원으로 사용 중인 화석 연료는 가격 상승 및 고갈에 따른 문제와 사용 후 발생하는 NOX, SOX, 각종 분진 등과 같은 대기오염물의 배출과 이산화탄소에 의한 지구온난화에 등에 따른 각종 환경 규제가 엄격해짐에 따른 대안으로 환경 친화적인 에너지원으로써 수소의 생산 및 제조 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
이러한 수소는 오일이나 천연가스를 사용하여 수증기 개질법(steam reforming)이나 부분산화법(partial oxidation) 등으로 제조되고 있으며, 이들 방법에 의해 제조된 수소는 재생에너지시스템에는 사용할 수 없다는 단점이 있다.
하지만 물을 전기화학 셀을 이용하여 전기분해하는 방법은 영구적인 재생에너지시스템으로 이용되고 있는데 저온에서의 물 분해는 많은 에너지를 필요로 한다.
반면, 고온의 수증기는 액체상태의 물을 직접 전기 분해하는 것보다 에너지적 측면에서 효율을 제공한다. 고온에서의 수소제조는 물분해에 필요한 에너지의 약 1/3을 열에너지로 대체하고 빠른 전극반응을 이용하여 제조 단가를 낮출 수 있는 장점이 있어 중요성이 점차 증대되고 있다.
그 중에서 고체 산화물 수전해 셀은 600℃ 내지 800℃의 수증기를 전기 분해하여 수소 가스를 생성할 수 있다. 이러한 고체 산화물 수전해 셀은 현재 800℃ 이상의 고온의 열을 이용하는 전기분해법에 비해 에너지가 적게 소모되므로 전기소모 문제는 해결되나, 여전히 고온의 에너지 공급이 문제되고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 종래의 기술로서, 한국등록특허 제10-1937706호에는 폐열(고온 스팀)이 유입되는 유입로, 유입된 폐열을 가열하는 몸체 및 고온으로 승온된 열원(과열 증기)을 외부로 배출하는 배출로를 포함하되, 상기 몸체의 내부에 구비된 유입로의 끝단부에 스월디퓨져를 구비시켜, 승온된 열원이 배출구로 배출되기까지의 온도를 유지할 수 있는 것을 특징을 하는 고열승온장치가 공지되어 있다.
한편, 상술한 바와 같은 과열증기장치의 경우, 스월디퓨져를 통해 몸체의 중앙에 구비된 유입로로부터 유입되는 고온스팀이 몸체의 내벽으로 흐르도록 함으로써, 승온된 과열증기가 몸체 내부에 구비된 유입로에 접촉되는 것을 최소화하도록 제어하고 있으나, 여전히 승온된 과열증기가 배출구로 배출되는 과정에서 몸체의 내부 중앙부에 위치한 유입로와 접촉하여 열 손실이 발생하고 있어, 배출구로의 배출 과정에서 승온된 과열증기의 열 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-1937706호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명에 따른 과열증기 승온장치는 몸체부에 의해 승온된 과열증기가 배출로로 배출될 시, 몸체부로 유입되는 고온스팀과 접촉되지 않도록 하여 승온된 과열증기의 열 손실을 방지함으로써, 고온의 과열증기를 보다 경제적이고 효율적으로 제공하고자 한다.
또한, 유입 및 배출되는 과열증기에 대해 외부와의 단열 효율을 높임으로써, 유입되는 고온스팀의 승온 효율 및 승온된 고온과열증기의 열 효율을 향상시키고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 연소로 내부에 구비되며, 외부 열원에 의해 가열되어 외부로부터 유입되는 고온스팀을 승온하는 챔버 형상의 몸체부, 상기 몸체부의 상부 일측에 구비되며 외부의 고온스팀을 상기 몸체부 내부로 유입시키는 유입로, 상기 몸체부의 상부에 구비되되, 일단이 상기 몸체부 상부에서 내부로 연장 형성되어 구비되며, 상기 몸체부에 의해 승온된 과열증기를 외부로 배출시키는 배출로, 및 상기 몸체부 내부의 상부에 구비되며, 상기 몸체부 내부에 연장 형성되어 있는 배출로가 내부 중앙부를 통과하여 지나가도록 상단 및 하단이 개구된 원통형의 볼텍스(vortex) 단열관 형태로 이루어지는 단열부를 포함하여 구성되며, 상기 몸체부에 의해 승온된 과열증기가 상기 배출로로 배출될 때, 상기 단열부를 통해 상기 유입로에서 유입되는 고온스팀과의 접촉을 방지하여 상기 승온된 과열증기의 열 손실을 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 연소로 내부에 구비되며, 외부 열원에 의해 가열되어 외부로부터 유입되는 고온스팀을 승온하는 챔버 형상의 몸체부, 상기 몸체부의 상부 일측에 구비되며 외부의 고온스팀을 상기 몸체부 내부로 유입시키는 유입로, 상기 몸체부의 상부에 구비되되, 일단이 상기 몸체부 상부에서 내부로 연장 형성되어 구비되며, 상기 몸체부에 의해 승온된 과열증기를 외부로 배출시키는 배출로, 및 상기 몸체부 내부의 상부에 구비되며, 단면이 콘(corn) 형상인 단열관 형태로 이루어지며, 상기 몸체부 내부에 연장 형성되어 있는 배출로가 상단에서 하단으로 관통하여 지나가도록 형성되는 단열부;를 포함하여 구성되며, 상기 몸체부에 의해 승온된 과열증기가 상기 배출로로 배출될 때, 상기 단열부를 통해 상기 유입로에서 유입되는 고온스팀과의 접촉을 방지하여 상기 승온된 과열증기의 열 손실을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 과열증기 승온장치는 몸체부에 의해 승온된 과열증기가 배출로로 배출될 시, 단열부를 통해 몸체부로 유입되는 고온스팀과 접촉되지 않도록 하여 승온된 과열증기의 열 손실을 방지함으로써, 고온의 과열증기를 보다 경제적이고 효율적으로 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 고온스팀이 유입되는 유입로와, 승온된 과열증기가 배출되는 배출로 외주면에 각각 핀 튜브를 구비하여 몸체부 외부와의 단열 효율을 높임으로써, 유입되는 고온스팀의 승온 효율을 높이고, 승온된 고열증기의 열 손실을 방지하여 고온의 과열증기를 더욱 효과적으로 제공할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 과열증기 승온장치를 보여주는 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 과열증기 승온장치의 유입로를 보여주기 위한 사시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 과열증기 승온장치의 유입로를 보여주기 위한 평면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 과열증기 승온장치에 유입된 과열 증기의 유동 과정을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 과열증기 승온장치를 보여주는 단면도.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 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 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 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 출원에서, "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, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 과열증기 승온장치를 보여주는 단면도이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 과열증기 승온장치의 유입로를 보여주기 위한 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 과열증기 승온장치의 유입로를 보여주기 위한 평면도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 과열증기 승온장치에 유입된 과열 증기의 유동 과정을 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 과열증기 승온장치를 보여주는 단면도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 과열증기(100)는 연소로(10) 내부에 구비되어 유입되는 고온스팀을 승온시키는 몸체부(110), 외부의 고온스팀을 몸체부(110) 내부로 유입하는 유입로(120), 승온된 과열증기를 외부로 배출시키는 배출로(130) 및 승온된 과열증기의 열 손실을 방지하기 위한 단열부(140)를 포함하여 구성된다.
즉, 도 1을 참조하면, 몸체부(110)는 상단 및 하단이 외부로 볼록한 원통형의 챔버 형상으로 연소로(10) 내부에 구비되며, 외부 열원 즉, 연소로(10) 내의 열원에 의해 가열되어 유입로(120)에서 유입되는 고온스팀을 과열증기로 승온시킨다.
이때, 몸체부(110) 내부의 하부는 외부로 볼록하도록 형성되어 있으며, 이는 과열증기가 몸체부(110)의 바닥 내면의 꼭지점 영역으로 집중된 후 상승하여 상기 배출로(130)로 용이하게 유입되어 배출되도록 함으로써 열 배출 효율을 높일 수 있도록 하기 위함이다.
또한, 몸체부(110) 내부의 하부 즉, 바닥면 중앙에는 승온된 과열증기를 상승시켜 상기 배출로(130)로 유도하기 위한 하부 돌출부(111)가 형성된다.
하부 돌출부(111)는 상기 배출로(130)와 수직 방향으로 위치되며, 원형의 돌기 형상으로 그 직경이 상기 배출로(130) 직경의 1/2로 형성될 수 있다.
이외에도, 하부 돌출부(111)의 직경은 강하게 회전 유동(vortex)하는 과열증기가 상기 배출로(130)로 용이하게 유도되어 배출될 수 있는 범위에서 다양하게 설정될 수 있음은 물론이다.
한편, 몸체부(110)의 외주면에는 상기 몸체부(110)의 상부에서 하부까지 경사지게 연장된 나선형의 외부 돌출부(112)가 구비된다. 여기서 외부 돌출부(112)는 몸체부(110) 원통형 구조의 접선에서 수직된 방향으로 돌출되어 형성될 수 있다.
이러한 외부 돌출부(112)를 통해 연소로(10) 내부의 열원에 의해 가열되는 몸체부(110)의 단면적을 넓힘으로써 과열증기의 승온 효율을 높일 수 있다.
유입로(120)는 상기 연소로(10)의 상부 일측을 관통하여 상기 몸체부(110)의 상부 일측에 구비되며, 외부의 고온스팀을 몸체부(110) 내부로 유입시킨다.
이때, 유입로(120)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 몸체부(110)의 상부 일측에 구비되되, 외부로부터 유입되는 고온스팀을 접선 방향으로 회전 유동(Vortex)시킬 수 있도록 상기 몸체부(110)의 외주면 일측에 구비되는 것을 특징으로 한다.
즉, 유입로(120)로 유입되는 고온스팀이 유입 압력에 의해 몸체부(110)의 내주면을 따라 회전(Vortex)하면서 몸체부(110) 하부로 유동될 수 있도록 몸체부(110)의 정면이 아닌 측면으로 구비될 수 있다.
이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 유입되는 과열증기는 몸체부(110)의 내주면을 따라 회전 유동(Vortex)할 때, 몸체부(110) 내부 상단에 구비된 단열부(140)에 의해 보다 용이하게 몸체부(110)의 내주면을 따라 회전 유동될 수 있다.
다시 말해서, 유입되는 고온스팀은 몸체부(110)의 내주면과 단열부(140)의 외주면에 의해 형성된 유로를 따라 회전 유동(Vortex)할 수 있게 된다.
한편, 이러한 유입로(120)는 상기 연소로(10)의 상부 일측을 관통하여 연장 형성되는 유입부를 통해 상기 몸체부(110)의 상부 일측에 접선방향으로 연결 구비된다.
즉, 유입부는 연소로(10) 상부 일측과 몸체부(110) 상부 일측 사이에 위치되는 유로로서, 유입로(120)의 유입구를 통해 유입되는 고온스팀이 연소로(10) 내부를 지나면서 연소로(10) 내부의 열로 인해 소정 온도로 미리 승온되도록 하여, 연소로(10)를 지나 몸체부(110) 내부로 유입되는 고온스팀을 고온으로 승온시키는데 소요되는 가열 시간을 단축시킬 수 있는 특징이 있다.
일 예로, 180도의 고온스팀이 유입로(120)로 유입되어 유입부를 지나면, 연소로(10) 내부의 열로 인해 400도로 승온되고, 이후, 몸체부(110) 내부로 유입되어 900~950도의 고온으로 승온됨으로써, 과열증기를 900도 이상까지 승온시키는데 필요한 열 에너지의 효율을 높일 수 있게 된다.
또한, 이러한 유입부의 외주면에는 핀 튜브(121)가 구비되며, 핀 튜브(121)를 통해 단면적을 넓혀 유입부(120)의 열 효율을 높일 수 있음은 물론, 일정 온도 승온된 고온스팀의 열 손실을 막을 수 있는 효과도 있다.
배출로(130)는 연소로(10)의 상부를 관통하여 상기 몸체부(110)의 상부에 구비되되, 일단이 몸체부(110) 상부에서 내부로 연장 형성되어 구비되며, 상기 몸체부(110)에 의해 승온된 과열증기를 외부로 배출시킨다.
배출로(130)는 상기 유입로(120)의 유입부와 같이, 연소로(10)의 상부를 관통하여 연장 형성되는 배출부(130)를 통해 몸체부(110)의 상부에 연결 구비된다.
즉, 배출부(130)는 연소로(10) 상부와 몸체부(110) 상부 사이에 위치되는 유로로서, 배출로(130)의 유입구를 통해 유입되는 승온된 과열증기가 연소로(10) 내부를 지나 배출구를 통해 배출되도록 한다.
한편, 배출부(130)의 외주면에는 핀 튜브(131)가 외주면을 감싸도록 구비되며, 배출부를 지나가는 승온된 과열 증기가 냉각되지 않도록 열을 보호한다.
보다 자세하게는, 일 예로 몸체부(110) 내부에서 900~950도로 승온된 과열증기는 배출로(130)를 따라 몸체부(110) 외부의 배출부를 지나는 과정에서 열 손실이 발생하여 그 온도가 700~750도로 떨어질 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에서는 배출부의 외주면에 핀 튜브(131)를 구비하여, 배출부를 핀 튜브(131)의 내부로 감싸는 동시에, 핀 튜브(131)의 넓은 단면적을 통해 연소로(10) 내의 열을 보다 많이 흡수하도록 함으로써, 배출부를 지나가는 고온의 과열증기가 식지 않도록 할 수 있다.
단열부(140)는 상기 몸체부(110) 내부의 상부에 구비되며, 몸체부(110) 내부에 연장 형성되어 있는 배출로(130)가 내부 중앙부를 통과하여 지나가도록 상단과 하단이 개구된 원통형의 볼텍스(vortex) 단열관으로 구성된다.
즉, 단열부(140)는 몸체부(110) 내부에 위치하는 배출로(130)의 외주면을 소정 거리 이격되어 감쌀 수 있도록 형성되며, 바람직하게는 몸체부(110) 내부에 위치하는 전체 배출로(130)가 아닌, 몸체부(110) 내부의 상부에 인접한 배출로(130)의 외주면을 감싸도록 형성되는 것이 좋다.
이러한 단열부(140)는 몸체부(110)에 의해 승온된 과열증기가 배출로(130)로 배출될 때, 상기 유입로(120)에서 유입되는 고온스팀과의 접촉을 방지하여 상기 승온된 과열증기의 열 손실을 방지할 수 있는 것을 특징으로 한다.
이를 보다 상세하게 설명하면, 몸체부(110) 내에서 고온으로 승온된 과열증기가 배출로(130)를 따라 몸체부의 상부로 이동할 때, 몸체부(110)의 상부 일측에 구비된 유입로(120)에서 유입되는 고온스팀과 접촉하게 되면, 고온의 과열증기가 상대적으로 낮은 온도의 고온스팀에 의해 냉각될 수 있다.
이에, 본 발명의 일실시예에 따른 과열증기 승온장치(100)에서는 몸체부(110) 내부의 상부에 위치하는 배출로(130)의 외주면에 단열부(140)를 구비하되, 단열부(140)의 내주면이 배출로(130)의 외주면과 소정거리 이격되도록 하여 구비함으로써, 유입로(120)로 유입되는 고온스팀과의 직접적인 접촉을 막는 동시에, 몸체부(110) 내의 고온의 열기가 단열부(140)의 내주면에 존재하도록 함으로써, 배출로(130)를 따라 배출되는 승온된 과열증기의 고온을 유지할 수 있게 된다.
여기서 단열부(140)는 상기 유입로(120)의 직경이 D일때, 상기 몸체부(110)의 내주면과 상기 단열부(140) 외주면 간의 간격은 2D일 수 있으며, 상기 단열부(140)의 원통 길이는 2D 내지 4D로 이루어질 수 있다.
한편, 상술한 바와 같은 과열증기 승온장치(100)에는 몸체부(110) 외주면에 각종 연소 생성물이 부착되어 연속 운전시간 및 에너지 효율을 저하시킬수 있는 파울링 현상을 방지하기 위해, 연소로(10) 내부에 몸체부(110)의 외부 세척을 위한 노즐부(150)가 구비될 수 있다.
노즐부(150)는 연소로(10) 내부의 적어도 하나 이상으로 구비되되, 상기 몸체부(110)를 향해 스팀을 일정 시간으로 분사하여 몸체부(110) 외부에 부착된 분진을 제거할 수 있다. 여기서, 노즐부의 스팀 분사 시간은 연소로 내부 환경에 따라 변경 설정될 수 있다.
노즐부(150)는 길이방향으로 형성된 노즐관(151a, 152a) 및 상기 노즐관(151a, 152a)의 배출구측에 구비되는 노즐 핀튜브(151b, 152b)를 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 노즐관(151a, 152a)을 통해 유입되는 증기를 연소로(10) 내의 열을 통해 승온시키되, 상기 노즐 핀튜브(151b, 152b)의 단면적을 이용하여 승온 효율을 높여 상기 노즐관(150)의 배출구를 통해 상기 몸체부(110)로 스팀 분사할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 연소로(10) 내부 상단의 중앙부에 제1 노즐부(151)를 2개 구비시키고, 외곽부에 제2 노즐부(152)를 4개 구비하였다. 이때, 제1 및 제2 노즐부(151, 152)는 분사 영역을 넓히기 위해 사각 노즐로 구성될 수 있으며, 제1 노즐부(151)는 상기 몸체부의 상부를 향해 스팀을 분사하고, 제2 노즐부(152)는 상기 몸체부(110) 외주면의 전면, 후면 및 양 측면을 향해 스팀 분사함으로써, 몸체부(110)의 상부 및 외주면에 부착되는 분진들을 제거할 수 있다.
여기서 노즐부(150)의 형태, 구비 개수 및 설치 위치는 연소로 내부에 위치하여 몸체부로 스팀을 분사하여 연소 생성물을 제거할 수 있는 범위에서 다양하게 변경 가능하다.
또한, 상기한 노즐장치 이외에도 승온된 증기를 넓은 영역에 분사할 수 있는 다양한 분사 장치가 적용될 수 있음은 물론이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 과열증기 승온장치(100)는 몸체부(110)에 의해 승온된 과열증기를 배출함에 있어서, 몸체부(110) 외부로 배출될 시 발생할 수 있는 열 손실을 최소화시키는 것을 특징으로 한다.
따라서 하기에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 과열증기 승온장치(200)에 대하여 설명하기로 한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 과열증기 승온장치(200)는 전술한 본 발명의 일실시예에 따른 과열증기 승온장치(100)와 기본적인 구성, 즉, 상기 몸체부(210), 유입로(220), 배출로(230) 및 노즐부(240)의 구성은 동일하다. 이에, 이들 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
다만, 본 발명의 다른 실시예에 따른 과열증기 승온장치(200)는 몸체부(210) 내부의 상부에 위치하는 단열부(240)가 다르게 구비된다.
즉, 본 실시예에 따른 단열부(240)는 상기 몸체부(110) 내부의 상부에 구비되며, 단면이 콘(corn) 형상인 단열관 형태로, 상기 몸체부(210) 내부에 연장 형성되어 있는 배출로(230)가 상단에서 하단으로 관통되어 지나갈수 있도록 형성될 수 있다.
다시 말해서, 단열부(240)는 상부에서 하부까지 단면이 점차 좁아지는 테이퍼진 형상으로 이루어질 수 있으며, 이는 몸체부(110)의 내부에서 외부로 갈수록 승온된 과열증기의 열 손실이 높아지기 때문에, 배출로(230)의 배출방향을 따라 단열부의 두께가 점점 증가되도록 형성할 수 있다.
또한, 단열부(240)는 외부와의 단열 효율을 높이기 위해 내부가 진공 상태로 이루어지거나 또는 내부에 단열재가 충진되어 구비될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 과열증기 승온장치는 몸체부에 의해 승온된 과열증기가 배출로로 배출될 시, 단열부를 통해 몸체부로 유입되는 고온스팀과 접촉되지 않도록 하여 승온된 과열증기의 열 손실을 방지함으로써, 고온의 과열증기를 보다 경제적이고 효율적으로 제공할 수 있다.
또한, 고온스팀이 유입되는 유입로와, 승온된 과열증기가 배출되는 배출로 외주면에 각각 핀 튜브를 구비하여, 몸체부 외부와의 단열 효율을 높임으로써, 유입되는 고온스팀의 승온 효율을 높이고, 승온된 과열증기의 열 손실을 방지하여 배출함으로써, 고온의 과열증기를 더욱 효과적으로 제공할 수 있다.
상기한 본 발명의 다양한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100 : 과열증기 승온장치
10, 20 : 연소로
110, 210 : 몸체부
111, 211 : 하부 돌출부
112, 212 : 외부 돌출부
120, 220 : 유입로
121, 221, 131, 231 : 핀 튜브
130 230 : 배출로
140, 240 : 단열부
150, 250 : 노즐부
151a, 152a, 251a, 252a : 노즐 관
151b, 152b, 251b, 252b : 노즐 핀 튜브

Claims (14)

  1. 연소로 내부에 구비되며, 외부 열원에 의해 가열되어 외부로부터 유입되는 고온스팀을 승온하는 챔버 형상의 몸체부;
    상기 몸체부의 상부 일측에 구비되며 외부의 고온스팀을 상기 몸체부 내부로 유입시키는 유입로;
    상기 몸체부의 상부에 구비되되, 일단이 상기 몸체부 상부에서 내부로 연장 형성되어 구비되며, 상기 몸체부에 의해 승온된 과열증기를 외부로 배출시키는 배출로; 및
    상기 몸체부 내부의 상부에 구비되며, 상기 몸체부 내부에 연장 형성되어 있는 배출로가 내부 중앙부를 통과하여 지나가도록 상단 및 하단이 개구된 원통형의 볼텍스(vortex) 단열관 형태로 이루어지는 단열부;를 포함하여 구성되며,
    상기 몸체부에 의해 승온된 과열증기가 상기 배출로로 배출될 때, 상기 단열부를 통해 상기 유입로에서 유입되는 고온스팀과의 접촉을 방지하여 상기 승온된 과열증기의 열 손실을 방지하고,
    상기 유입로의 직경이 D일때, 상기 몸체부의 내주면과 상기 단열부 외주면 간의 간격은 2D이며, 상기 단열부의 원통 길이는 2D 내지 4D인 것을 특징으로 하는 과열증기 승온장치.
  2. 연소로 내부에 구비되며, 외부 열원에 의해 가열되어 외부로부터 유입되는 고온스팀을 승온하는 챔버 형상의 몸체부;
    상기 몸체부의 상부 일측에 구비되며 외부의 고온스팀을 상기 몸체부 내부로 유입시키는 유입로;
    상기 몸체부의 상부에 구비되되, 일단이 상기 몸체부 상부에서 내부로 연장 형성되어 구비되며, 상기 몸체부에 의해 승온된 과열증기를 외부로 배출시키는 배출로; 및
    상기 몸체부 내부의 상부에 구비되며, 단면이 콘(corn) 형상인 단열관 형태로 이루어지며, 상기 몸체부 내부에 연장 형성되어 있는 배출로가 상단에서 하단으로 관통하여 지나가도록 형성되는 단열부;를 포함하여 구성되며,
    상기 몸체부에 의해 승온된 과열증기가 상기 배출로로 배출될 때, 상기 단열부를 통해 상기 유입로에서 유입되는 고온스팀과의 접촉을 방지하여 상기 승온된 과열증기의 열 손실을 방지하고,
    상기 연소로 내부에는 상기 몸체부 외측면에 부착되는 연소 생성물을 제거하기 위한 적어도 하나 이상의 노즐부가 구비되며,
    상기 노즐부는, 길이방향으로 형성된 노즐관 및 상기 노즐관의 배출구측에 구비되는 노즐 핀튜브를 포함하여 구성되며, 상기 노즐관을 통해 유입되는 증기를 연소로 내의 열을 통해 승온시키되, 상기 노즐 핀튜브의 단면적을 이용하여 승온 효율을 높여 상기 노즐관의 배출구를 통해 상기 몸체부로 스팀 분사하는 것을 특징으로 하는 과열증기 승온장치.
  3. 제 1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 몸체부 내부의 하부는 외부로 볼록하도록 형성되며, 상기 몸체부 내부의 하부에는 상기 승온된 과열증기를 상승시켜 상기 배출로로 유도하기 위한 하부 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 하는 과열증기 승온장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 하부 돌출부는 상기 배출로와 수직 방향으로 위치되며, 원형의 돌기 형상으로 그 직경이 상기 배출로 직경의 1/2인 것을 특징으로 하는 과열증기 승온장치.
  5. 제 1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 몸체부의 외주면에는 상기 몸체부의 상부에서 하부까지 경사지게 연장된 나선형의 외부 돌출부가 구비되는 것을 특징으로 하는 과열증기 승온장치.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 유입로는 상기 몸체부의 상부 일측에 접선방향에 구비되되, 외부로부터 유입되는 고온스팀을 접선 방향으로 회전 유동(vortex)시킬 수 있도록 상기 몸체부의 외주면 일측에 구비되는 것을 특징으로 하는 과열증기 승온장치.
  7. 제 1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유입로는 상기 연소로의 상부 일측을 관통하여 연장 형성되는 유입부를 통해 상기 몸체부의 상부 일측에 연결 구비되며,
    상기 유입로의 유입부에는 외주면에 핀 튜브가 구비되는 것을 특징으로 하는 과열증기 승온장치.
  8. 제 1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 배출로는 상기 연소로의 상단 중앙부를 관통하여 연장 형성되는 배출부를 통해 상기 몸체부의 상부 중앙부에 연결 구비되며,
    상기 배출로의 배출부에는 외주면에 핀 튜브가 구비되는 것을 특징으로 하는 과열증기 승온장치.
  9. 삭제
  10. 제 2항에 있어서,
    상기 단열부는 내부가 진공 상태인 것을 특징으로 하는 과열증기 승온장치.
  11. 제 2항에 있어서,
    상기 단열부는 내부에 단열재가 충진되는 것을 특징으로 하는 과열증기 승온장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제 2항에 있어서,
    상기 노즐부는,
    연소로 내부 상단 중앙부에 제1 노즐부가 2개 구비되고, 외곽부에 제2 노즐부가 4개 구비되며,
    상기 제1 노즐부는 배출구가 상기 몸체부의 상부를 향해 스팀 분사하며,
    상기 제2 노즐부는 배출구가 상기 몸체부 외주면의 전면, 후면 및 양 측면을 향해 스팀 분사하는 것을 특징으로 하는 과열증기 승온장치.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002022107A (ja) * 2000-07-04 2002-01-23 Kansai Tech Corp 過熱蒸気発生装置と該装置を利用した加熱装置、炭化乾留装置、過熱蒸気噴射装置及び調理器
KR101292015B1 (ko) * 2012-03-08 2013-08-01 박정연 수직수관형 관류 증기보일러
KR101510408B1 (ko) * 2014-05-29 2015-04-13 한국에너지기술연구원 고열승온장치의 최적화구조
KR101854341B1 (ko) * 2017-12-26 2018-05-03 (주)대코 제트팬을 이용하여 열처리 공정에서 발생하는 유증기와 기타 이물질 및 시너의 연소가스를 배출하는 번오프 유닛

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100363719B1 (ko) * 2000-04-22 2002-12-05 박용희 과열기용 단일통로식 와류형성 전열장치
KR20120006155A (ko) * 2010-07-12 2012-01-18 이태종 증기혼합 버너용 증기발생기 및 이를 이용한 버너 그리고 이 증기발생기를 이용한 연소장치
KR101937706B1 (ko) 2017-09-15 2019-04-11 한국에너지기술연구원 고열승온장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002022107A (ja) * 2000-07-04 2002-01-23 Kansai Tech Corp 過熱蒸気発生装置と該装置を利用した加熱装置、炭化乾留装置、過熱蒸気噴射装置及び調理器
KR101292015B1 (ko) * 2012-03-08 2013-08-01 박정연 수직수관형 관류 증기보일러
KR101510408B1 (ko) * 2014-05-29 2015-04-13 한국에너지기술연구원 고열승온장치의 최적화구조
KR101854341B1 (ko) * 2017-12-26 2018-05-03 (주)대코 제트팬을 이용하여 열처리 공정에서 발생하는 유증기와 기타 이물질 및 시너의 연소가스를 배출하는 번오프 유닛

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