KR102452602B1 - 발전소의 가스 재열기 및 공기 예열기용 열전달 바스켓 및 이를 포함하는 가스 재열기, 공기 예열기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 열전달 바스켓은 온도가 서로 상이한 가스를 열교환하는 가스 재열기 및 공기 예열기에 적용되며, 제1 전열판과 제2 전열판을 포함하며, 제1 열교환 유로와 제2 열교환 유로를 형성하는 열소자와 상기 열소자와 접하여 배치되며, 가스가 통과하는 통풍 유로를 형성하는 통풍부재를 포함하고, 상기 제1 열교환 유로의 단면적은 상기 제2 열교환 유로의 단면적보다 더 작게 형성될 수 있다.

Description

발전소의 가스 재열기 및 공기 예열기용 열전달 바스켓 및 이를 포함하는 가스 재열기, 공기 예열기{HEAT EXCHANGE BASKET ELEMENT FOR GAS-GAS HEATER AND GAS-AIR HEATER OF POWER PLANT, GAS-GAS HEATER HAVING THE SAME, AND GAS-AIR HEATER HAVING THE SAME}

본 발명은 발전소에서 공기를 가열하거나 가스를 가열하는 공기 예열기 및 가스 재열기에 적용되는 열전달 바스켓, 이를 포함하는 가스 재열기, 및 공기 예열기에 관한 것이다.

화력발전소의 보일러에서 발생되는 연소가스에는 황산화물이 포함되고, 이 황산화물이 연돌(stack)로 배출되기 전에 탈황설비를 이용하여 제거하게 된다. 화력발전소에서 탈황설비는 연소가스에 포함된 황산화물을 석회석 슬러리에 흡수, 반응시켜 제거하게 되는데, 이러한 탈황설비에는 가스 재열기(Gas Gas Heater, GGH)가 구비된다.

도 1을 참조하여 설명하면, 보일러(10)는 연료를 연소하여 급수를 가열하여 고온의 증기를 생성하며, 보일러(10)에서 배출되는 연소가스는 전기 집진기(20)에서 먼지가 제거된 후에, 가스 재열기(50)를 거쳐서 탈황장치(30)로 유입된다.

가스 재열기(50)는 탈황장치(30)에서 탈황된 저온 배가스와, 전기 집진기(20)를 거친 고온의 연소가스를 열교환시켜 탈황이 안된 고온가스의 온도를 낮추고 탈황된 저온가스는 온도를 높여준다.

가스 재열기(50)에 의해 탈황된 저온가스의 온도를 상승시켜 통풍력을 향상시키고, 연돌 출구에서의 백연현상을 방지하고, 탈황효율개선의 역할을 수행한다. 또한, 가스 재열기(50)는 보일러(10)로 공급되는 공기의 온도를 상승시켜서 연소 효율을 향상시킬 수도 있다.

한편, 공기 예열기는 공기와 전기 집진기(20)를 거친 고온의 연소가스를 열교환시켜서 고온가스의 온도를 낮추고, 공기를 가열하며, 가열된 공기는 보일러(10)로 공급될 수 있다.

이러한 가스 재열기(50) 및 공기 예열기는 석고, 분진 등의 이물질이 열소자에 고착되는 문제가 발생하며, 열소자에 고착된 이물질을 제거하기 위해서 주기적으로 세정 작업을 실시하고 있다. 이물질의 고착을 감소시키기 위해서 열소자에 의하여 형성되는 유로의 형상 및 크기를 변형하는 기술이 제안되고 있으나, 유로의 형상 및 크기를 변형하면 열전달 효율이 과도하게 저하되는 문제가 발생할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 본 발명은 압력 손실을 감소시키면서 열전달 효율의 감소를 최소화할 수 있는 열전달 바스켓 및 이를 포함하는 가스 재열기, 공기 예열기를 제공한다. 또한, 본 발명은 이물질의 고착을 감소시킬 수 있는 열전달 바스켓 및 이를 포함하는 가스 재열기, 공기 예열기를 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따른 가스 재열기 또는 공기 예열기에 적용되는 열전달 바스켓은 제1 전열판과 제2 전열판을 포함하며, 제1 열교환 유로와 제2 열교환 유로를 형성하는 열소자와 상기 열소자와 접하여 배치되며, 가스가 통과하는 통풍 유로를 형성하는 통풍부재를 포함하고, 상기 제1 열교환 유로의 단면적은 상기 제2 열교환 유로의 단면적보다 더 작게 형성될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 제1 전열판은 주기적으로 모양이 변하는 제1 파형을 갖고, 상기 제1 파형의 하나의 주기는 2개의 마루부와 2개의 골부과 상기 마루부와 상기 골부 사이에 형성되며 상기 제1 전열판의 측방향으로 연장된 하나의 확장부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 제1 전열판은 복수의 상기 확장부를 포함하고, 상기 확장부들은 2개의 마루부와 2개의 골부를 사이에 두고 이격 배치될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 제1 파형의 하나의 주기는 상단에 배치된 제1 마루부와 상기 제1 마루부의 하부에 위치하는 제1 골부와 상기 제1 골부의 상부에 배치된 제2 마루부와 상기 제2 마루부의 하부에 배치된 제2 골부를 포함하고, 상기 확장부는 상기 제2 마루부와 상기 제2 골부 사이에 배치될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 확장부의 길이는 상기 제1 마루부에서 상기 제1 골부까지의 길이보다 더 길게 형성될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 제1 파형은 제1 마루부와 제1 골부를 연결하는 제1 하강 경사부와 제1 골부와 제2 마루부를 연결하는 제1 상승 경사부와 제2 마루부와 확장부를 연결하는 제2 하강 경사부와 확장부와 제2 골부를 연결하는 제3 하강 경사부와 제2 골부와 제1 마루부를 연결하는 제3 상승 경사부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 제1 유로는 상기 제1 마루부와 상기 제1 골부에 의하여 형성되고, 상기 제2 유로는 상기 제2 마루부, 상기 확장부, 상기 제2 골부에 의하여 형성될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 통풍 유로의 높이는 상기 제2 열교환 유로의 최대 높이 보다 더 크게 형성될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 통풍부재는 제1 지지판과 상기 제1 지지판과 마주하는 제2 지지판과 상기 제1 지지판과 상기 제2 지지판 사이에 배치되어 상기 통풍 유로를 형성하는 복수의 격벽을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 통풍부재는 상기 열전달 바스켓의 제일 외측에 배치될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 제1 지지판은 상기 제2 지지판 보다 더 돌출된 제1 플랜지와 제2 플랜지를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 열소자들의 외측에 배치된 엔드 지지대와 상기 엔드 지지대와 상기 제1 지지판을 연결하는 복수의 고정 막대를 더 포함하고, 상기 고정 막대의 일측 단부는 엔드 지지대에 고정되고, 상기 고정 막대의 타측 단부는 상기 제1 플랜지 또는 상기 제2 플랜지에 고정될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 통풍 유로의 단면적은 상기 제2 열교환 유로의 단면적 보다 더 크게 형성될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 통풍부재는 복수의 통풍 유로를 갖고, 상기 통풍부재의 내측에 배치된 통풍 유로는 상기 통풍부재의 외측에 배치된 통풍 유로 보다 더 큰 폭을 갖도록 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면 열전달 바스켓이 열교환 유로보다 더 큰 높이를 갖는 통풍 유로가 형성된 통풍부재를 포함하므로 유속 저하를 방지하여 열소자에 이물질이 고착되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 화력발전소 등의 보일러에서 생성된 연소 가스의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 재열기를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 열전 섹터를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열전달 바스켓을 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 전열판과 제2 전열판을 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 전열판의 부분 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 열소자와 통풍부재가 적층된 상태를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 통풍부재를 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 통풍부재에 고정 막대가 결합된 상태를 도시한 도면이다.
도 10은 종래 가스 재열기의 압력 강하를 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 재열기의 압력 강하를 나타낸 그래프이다.
도 12는 종래 가스 재열기의 온도변화를 나타낸 그래프이다.
도 13은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 재열기의 압력 강하를 나타낸 그래프이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 열전달 바스켓을 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 열전달 바스켓을 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 실시예들의 설명 중 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여한다.

각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

또한, 층, 막, 영역, 판 등의 구성 요소가 다른 구성 요소 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 경우, 이는 다른 구성 요소 바로 위에 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 구성 요소가 있는 경우도 포함할 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반대로, 어떤 구성 요소가 다른 부분 "바로 위에" 있다고 하는 경우에는 중간에 또 다른 부분이 없는 것을 뜻한다고 이해되어야 할 것이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 재열기를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 열전 섹터를 도시한 사시도이며, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열전달 바스켓을 도시한 사시도이다.

본 실시예에 따른 가스 재열기(50)는 상면과 하면이 개방된 하우징(51)과 하우징(51) 내부에 설치된 복수의 전열섹터(60)를 포함한다. 전열섹터(60)는 부채꼴의 단면을 가질 수 있으며, 전열섹터들(60)이 모여서 원형을 형성한다. 전열섹터(60)는 반경방향으로 적층 배열된 복수의 열전달 바스켓(300)을 포함하며, 열전달 바스켓(300) 내부에는 복수의 열소자(HE)가 설치될 수 있다.

가스 재열기(50)의 한 편에는 고온의 가스가 통과되며, 다른 편에는 저온의 가스가 통과된다. 가스 재열기(50)는 축을 중심으로 회전하면서 한쪽에서는 고온의 배기가스로부터 열을 전달받고, 다른 쪽에서는 저온의 가스로 열을 전달한다.

열소자들(HE)은 열전달 바스켓(300) 단위로 고정되어 가스 재열기(50) 내부에 설치될 수 있다. 열전달 바스켓(300)은 복수의 열소자(HE)와 단부에 배치된 엔드 지지대(310)와 엔드 지지대(310) 및 통풍부재(400)에 고정된 고정 막대들(340)과 고정 막대(340)에 결합되어 고정 막대(340)를 지지하는 보조 막대(350)와 열소자(HE)의 측부를 지지하는 측면 지지대(330)와 가스의 이동 통로를 형성하는 통풍부재(400)를 포함할 수 있다.

엔드 지지대(310)는 판 형상으로 이루어지거나, 복수의 막대들이 결합된 프레임 형태로 이루어질 수 있다. 고정 막대(340)는 엔드 지지대(310)와 통풍부재(400)에 고정되어 열소자(HE)들을 일체로 고정한다. 보조 막대(350)는 고정 막대(340)가 이어진 방향과 교차하는 방향으로 이어져 고정 막대(340)들을 지지한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 전열판과 제2 전열판을 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 전열판의 부분 단면도이다.

도 4 내지 도 6을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 열소자(HE)는 고온의 가스와 저온의 가스를 열교환하는 가스 재열기(50)에 적용되며, 제1 전열판(100)과 제2 전열판(200)을 갖는다.

복수의 제1 전열판(100)과 제2 전열판(200)은 교대로 배치되어 적층되며, 제1 전열판(100)과 제2 전열판(200) 사이에 기체가 이동하는 통로를 형성한다. 제1 전열판(100)과 제2 전열판(200)은 가스 재열기(50) 내부에 설치되어 회전하며, 회전하는 동안 고온의 가스 및 저온의 가스와 접촉하여 열을 전달한다.

제1 전열판(100)과 제2 전열판(200)은 금속으로 이루어진 플레이트에 세라믹층이 코팅된 구조로 이루어질 수 있다. 제1 전열판(100)은 주기적으로 모양이 변하는 제1 파형(P1)을 갖고, 제1 파형(P1)의 하나의 주기(J1)는 2개의 마루부(121, 123)와 2개의 골부(131, 132)과 마루부(123)와 골부(132) 사이에 형성된 하나의 확장부(155)를 포함할 수 있다. 여기서 마루부(121, 123)는 상부로 볼록하게 돌출된 부분의 상단을 의미하며, 골부(131, 132)는 하부로 오목하게 함몰된 부분의 하단을 의미한다.

제1 파형(P1)의 하나의 주기(J1)는 상단에 배치된 제1 마루부(121)와 제1 마루부(121)의 하부에 위치하는 제1 골부(131)와 제1 골부(131)의 상부에 배치된 제2 마루부(123)와 제2 마루부(123)의 하부에 배치된 제2 골부(132)와 제2 마루부(123)와 제2 골부(132) 사이에 배치되며 제1 전열판(100)의 측방향으로 연장된 확장부(155)를 포함할 수 있다.

또한, 제1 파형(P1)은 제1 마루부(121)와 제1 골부(131)를 연결하는 제1 하강 경사부(151)와 제1 골부(131)와 제2 마루부(123)를 연결하는 제1 상승 경사부(152)와 제2 마루부(123)와 확장부(155)를 연결하는 제2 하강 경사부(153)와 확장부(155)와 제2 골부(132)를 연결하는 제3 하강 경사부(154)와 제2 골부(132)와 제1 마루부(121)를 연결하는 제3 상승 경사부(156)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 하강 경사부(151), 제1 상승 경사부(152), 제2 하강 경사부(153), 제3 하강 경사부(154), 제3 상승 경사부(156)는 곡선으로 이루어질 수 있다. 또한, 제2 하강 경사부(153)와 제3 하강 경사부(154)는 제1 하강 경사부(151)의 길이의 절반의 길이를 가질 수 있다.

여기서 확장부(155)는 제1 파형(P1)의 진폭 중앙에 위치할 수 있으며, 제1 파형(P1)의 중심선과 평행하게 이어질 수 있다. 확장부(155)의 길이는 제1 마루부(121)에서 제1 골부(131)까지의 길이보다 더 길게 형성될 수 있다. 또한, 제2 마루부(123)에서 제1 마루부(121)까지의 제2 길이(L2)는 제1 마루부(121)에서 제2 마루부(123)까지의 제1 길이(L1)의 1.5배 내지 2.5배로 이루어질 수 있다. 제2 길이(L2)가 제1 길이(L1)의 1.5배 보다 더 작으면, 유로 단면적의 차이가 작아서 유로가 자주 막히는 문제가 발생할 수 있으며, 제2 길이(L2)가 제1 길이(L1)의 2.5배 보다 더 크면 열전달 효율이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.

제2 전열판(200)은 주기적으로 모양이 변하는 제2 파형(P2)을 갖고, 제2 파형(P2)의 하나의 주기는 하나의 마루부(210)와 하나의 골부(230)를 갖는다. 제2 파형(P2)은 삼각파형으로 이루어질 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 제2 전열판(200)의 높이는 제1 전열판(100)의 높이의 1/2~1/4로 이루어질 수 있다. 또한, 제2 전열판(200)의 마루부(210)와 골부(230)는 제1 전열판(100)의 마루부들(121, 123)이 이어진 방향에 대하여 경사지게 이어질 수 있다. 제2 전열판(200)의 마루부(210)와 골부(230)가 제1 전열판(100)의 마루부(121, 123)와 골부(131, 132)에 대하여 경사지게 이어지면 난류를 유도하여 열전달 효율이 향상될 뿐만 아니라 이물질이 적층되는 것을 감소시킬 수 있다.

한편, 제1 전열판(100)과 제2 전열판(200) 사이에는 제1 마루부(121)와 제1 골부(131)에 의하여 형성된 제1 열교환 유로(D1)와, 제2 마루부(123), 확장부(155), 제2 골부(132)에 의하여 형성된 제2 열교환 유로(D2)가 형성된다. 여기서 제1 열교환 유로(D1)의 단면적은 제2 열교환 유로(D2)의 단면적보다 더 작게 형성될 수 있다.

본 실시예와 같이 제1 전열판(100)에 의하여 단면적이 서로 다른 유로가 형성되면, 열전달 효율의 저하를 최소화하면서도 압력 강하를 감소시켜서 이물질이 전열판에 고착되는 것을 감소시킬 수 있다. 즉, 상대적으로 단면적이 큰 제2 열교환 유로(D2)를 통해서 가스가 용이하게 이동하므로 압력 손실이 방지되고, 상대적으로 단면적이 작은 제1 열교환 유로(D1)를 통해서 가스가 이동하면서 열전달 효율이 향상될 수 있다.

종래와 같이 확장부가 없는 구조는 유로 단면적이 작아서 이물질에 의하여 유로가 막히는 문제가 발생할 수 있으며, 확장부가 골부와 마루부 사이에 모두 형성되면, 유로 단면적이 증가하여 이물질이 고착되는 것을 감소시킬 수 있으나, 열전달 효율이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 그러나 본 실시예와 같이 확장부(155)가 형성된 부분과 확장부(155)가 없는 부분이 교대로 배치되면 차압이 감소하고, 열전달 효율이 향상될 수 있다.

제1 열교환 유로(D1)의 단면적은 제2 열교환 유로(D2)의 단면적의 50%~80%로 이루어질 수 있다. 제1 열교환 유로(D1)의 단면적이 제2 열교환 유로(D2)의 단면적의 50%보다 더 작으면 유로가 자주 막히는 문제가 발생할 수 있으며, 제1 열교환 유로(D1)의 단면적이 제2 열교환 유로(D2) 단면적의 80%보다 더 크면 열전달 효율이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.

도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 열소자와 통풍부재가 적층된 상태를 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 통풍부재를 도시한 사시도이며, 도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 통풍부재에 고정 막대가 결합된 상태를 도시한 도면이다.

도 7 내지 도 9를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 통풍부재(400)는 제1 지지판(410)과 제1 지지판(410)에서 이격되어 마주하는 제2 지지판(420)과 제1 지지판(410) 및 제2 지지판(420) 사이에 배치되어 통풍 유로를 형성하는 복수의 격벽(430)을 포함할 수 있다.

제1 지지판(410)과 제2 지지판(420)은 평판으로 이루어질 수 있으며, 서로 평행하게 배치된다. 제1 지지판(410)과 제2 지지판(420)은 내식성을 갖는 강판으로 이루어질 수 있다. 격벽(430)은 제1 지지판(410)과 제2 지지판(420)에 대하여 세워져 배치되며, 제1 지지판(410)과 제2 지지판(420) 사이에서 복수의 통풍 유로(450)를 형성한다.

제1 지지판(410)과 제2 지지판(420)의 두께(T11)는 열소자(HE)의 두께보다 더 크게 형성되며, 이에 따라 제1 지지판(410)과 제2 지지판(420)이 열소자(HE)들을 안정적으로 지지할 수 있다.

또한 격벽(430)의 두께(T12)는 제1 지지판(410)과 제2 지지판(420)의 두께(T11)보다 더 크게 형성되며, 격벽(430)의 두께(T12)는 제1 지지판(410)의 두께(T11)의 1.5배 내지 3배로 이루어질 수 있다. 격벽(430)의 두께(T12)가 제1 지지판(410)의 두께(T11)보다 더 크게 형성되면 격벽(420)이 하중을 안정적으로 지지할 수 있다.

통풍 유로(450)의 높이(H12)는 제2 열교환 유로(D2)의 최대 높이(H11) 보다 더 크게 형성되며, 이에 따라 통풍 유로(450)를 통해서 충분한 양의 가스가 이동할 수 있다. 또한, 통풍 유로(450)의 높이(H12)는 제2 열교환 유로(D2)의 최대 높이(H11)의 1.5배 내지 4.5배로 이루어질 수 있다. 통풍 유로(450)의 높이(H12)가 제2 열교환 유로(D2)의 최대 높이(H11)의 1.5배 보다 더 작으면 충분한 양의 가스가 이동하지 못하는 문제가 있으며, 통풍 유로(450)의 높이(H12)가 제2 열교환 유로(D2)의 최대 높이(H11)의 4.5배 보다 더 크면 통풍 유로(450)를 통해서 과도한 양의 가스가 통과하여 열교환 효율이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.

통풍 유로(450)의 최소 단면적은 제2 열교환 유로(D2)의 단면적 보다 더 크게 형성될 수 있으며, 통풍 유로(450)의 단면적은 제2 열교환 유로(D2)의 단면적의 3배 내지 10배로 이루어질 수 있다. 이에 따라 통풍 유로(450)를 통해서 가스가 안정적으로 이동하여 열소자(HE)에 이물질이 고착되는 것을 감소시킬 수 있다.

통풍부재(400)는 복수의 통풍 유로(450)를 갖는데, 통풍부재(400)의 내측 중앙에 배치된 통풍 유로(450)의 폭(W11)은 통풍부재(400)의 외측에 배치된 통풍 유로(450)의 폭(W12)보다 더 크게 형성될 수 있다. 이에 따라 통풍부재(400)의 중앙부분으로 충분한 양의 가스가 이동하여, 안정적인 흐름을 형성하고 이물질의 고착을 방지할 수 있다.

또한, 제1 지지판(410)과 제2 지지판(420)의 측단은 격벽(430)이 설치된 부분보다 더 외측으로 돌출되며, 이에 따라 격벽(430)의 외측에 유로를 형성할 수 있을 뿐만 아니라 격벽(430)이 제1 지지판(410)과 제2 지지판(420)을 안정적으로 지지할 수 있다.

통풍부재(400)는 열전달 바스켓(300)의 제일 외측에 배치되며, 특히 반경방향(가스 재열의 반경방향)으로 외측 단부에 배치될 수 있다. 제1 지지판(410)은 제2 지지판(420)보다 더 넓게 형성되며, 제1 지지판(410)은 제2 지지판(420)의 단부보다 더 돌출된 제1 플랜지(412)와 제2 플랜지(414)를 포함한다.

본 실시예에 따른 열전달 바스켓(300)은 하나의 엔드 지지대(310)를 포함하고, 고정 막대(340)의 길이방향 일측 단부는 엔드 지지대(310)에 고정되고, 길이방향 타측 단부는 제1 플랜지(412) 또는 제2 플랜지(414)에 고정될 수 있다. 이에 따라 고정 막대(340)는 엔드 지지대(310)와 제1 지지판(410)를 연결하여 열소자(HE)들을 지지할 수 있다. 이와 같이 본 실시예에 따르면 제1 지지판(410)이 실질적으로 엔드 지지대와 동일한 역할을 하므로 비용이 절감되고, 열전달 바스켓(300)의 무게가 감소될 수 있다. 또한, 고정 막대(340)는 제1 지지판(410) 및 제2 지지판(420)에 고정될 수 있으며, 이에 따라 하나의 판에 고정되는 경우에 비하여 고정 막대(340)의 결합력이 향상될 수 있다. 또한, 고정 막대(340)는 격벽(430)과 대응되는 위치에 배치되어 가스의 이동을 최소한으로 방해할 수 있다.

본 제1 실시예와 같이 제2 열교환 유로(D2)보다 높이가 더 크고, 단면적도 더 큰 통풍 유로(450)를 갖는 통풍부재(400)가 설치되면, 통풍 유로(450)를 통해서 가스가 안정적으로 이동하므로 유속 저하를 방지하여 이물질이 열소자(HE)에 고착되는 것을 최소화할 수 있다. 특히, 통풍부재(400)가 제1 플랜지(412)와 제2 플랜지(414)를 포함하므로 통풍부재(400)가 실질적으로 엔드 지지대 역할을 하여 열전달 바스켓(300)의 구조적 강도가 향상되고, 비용 및 무게가 감소될 수 있다.

도 10은 종래 가스 재열기의 압력 강하를 나타낸 그래프이고, 도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 재열기의 압력 강하를 나타낸 그래프이며, 도 12는 종래 가스 재열기의 온도변화를 나타낸 그래프이고, 도 13은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 재열기의 압력 강하를 나타낸 그래프이다.

종래 가스 재열기는 마루부와 골부가 교대로 배치되고, 마루부와 골부 사이에 평편한 확장부가 형성된 파형을 갖는 제1 전열판과 정현파를 갖는 제2 전열판을 포함하는 구조로 이루어진다. 이러한 종래의 전열판이 갖는 파형을 LS파형이라고도 하며, LS 파형의 전열판은 가장 널리 사용되고 있다.

또한, 상기 그래프는 100% 운전 조건에서 유속은 13.64m/s이고, 고온 가스의 온도는 143도씨인 경우의 압력 강화와 온도 강하를 비교한 것을 나타낸다.

종래 가스 재열기의 압력 강하(DP1)는 232.82Pa이며, 온도 강하(DT1)는 48.89도씨이었다. 그러나 본 실시예에 따른 가스 재열기(50)의 압력 강하(DP2)는 166.12Pa이고, 온도 강하(DT2)는 40.87도씨이다.

이에 따라 본 실시예에 따른 열소자(HE)가 적용된 가스 재열기(50)는 종래의 가스 재열기에 비하여 압력 강하는 28.6% 개선되었으며, 온도 강하는 15.6% 저하되었다. 이와 같이 열전달 효율 감소에 비하여 압력 강하가 충분히 개선되어 본 실시예에 따른 열소자(HE)는 종래에 비하여 이물질이 열소자(HE)에 고착되는 것을 효율적으로 감소시킬 수 있다.

이하에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 열전달 바스켓에 대해서 설명한다. 도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 열전달 바스켓을 도시한 도면이다.

도 14를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 열전달 바스켓(301)은 통풍부재(400)의 위치를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 열전달 바스켓과 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략한다.

열전달 바스켓(301)은 제1 열교환 유로(D1)를 형성하는 복수의 열소자(HE)와 단부에 배치된 엔드 지지대들(310)와 엔드 지지대(310)에 고정된 고정 막대들(340)과 고정 막대(340)에 결합되어 고정 막대(340)를 지지하는 보조 막대(350)와 가스의 이동 통로를 형성하는 통풍부재(400)를 포함할 수 있다.

통풍부재(400)는 열전달 바스켓(300)의 제일 외측에 배치되며, 특히 반경방향(가스 재열의 반경방향)으로 내측 단부에 배치될 수 있다.

통풍부재(400)는 제1 지지판(410)과 제1 지지판(410)에서 이격되어 마주하는 제2 지지판(420)과 제1 지지판(410) 및 제2 지지판(420) 사이에 배치되어 통풍 유로(450)를 형성하는 복수의 격벽(430)을 포함할 수 있다.

제1 지지판(410)은 제2 지지판(420)보다 더 넓게 형성되며, 제1 지지판(410)은 제2 지지판(420)의 단부보다 더 돌출된 제1 플랜지와 제2 플랜지를 포함한다. 고정 막대(340)는 제1 지지판(410)과 엔드 지지대(310)에 고정될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 제3 실시예에 따른 열전달 바스켓에 대해서 설명한다. 도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 열전달 바스켓을 도시한 도면이다.

도 15를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 열전달 바스켓(302)은 통풍부재(500)와 엔드 지지대(310, 320)를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 열전달 바스켓과 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략한다.

열전달 바스켓(300)은 제1 열교환 유로(D1)를 형성하는 복수의 열소자(HE)와 단부에 배치된 엔드 지지대들(310, 320)과 엔드 지지대들(310, 320)에 고정된 고정 막대들(340)과 고정 막대(340)에 결합되어 고정 막대(340)를 지지하는 보조 막대(350)와 통풍 유로(550)를 형성하는 통풍부재(500)를 포함할 수 있다.

통풍부재(500)는 제1 지지판(510)과 제1 지지판(510)에서 이격되어 마주하는 제2 지지판(520)과 제1 지지판(510) 및 제2 지지판(520) 사이에 배치되어 통풍 유로(550)를 형성하는 복수의 격벽(530)을 포함할 수 있다.

2개의 엔드 지지대(310)는 적층된 열소자(HE)의 제일 외측에 배치되며, 고정 막대(340)와 결합되어 열소자(HE)들을 지지한다. 통풍부재(500)는 열소자(HE) 사이에 배치되며, 열전달 바스켓(300)의 길이방향 중앙 부분에 위치할 수 있다. 또한, 통풍부재(500)는 열전달 바스켓(300)의 길이방향(가스 재열기의 반경방향) 내측에서 1/3 지점 또는 1/4 지점에 위치할 수도 있다.

이와 같이 통풍부재(500)가 내측에 위치하면 별도의 엔드 지지대(310)가 설치되어 무게 및 비용이 증가하는 문제는 있으나, 이물질이 가장 많이 고착되는 부분에 통풍부재(500)를 설치하여 이물질이 고착되는 것을 감소시킬 수 있다.

이상, 본 발명을 예시적으로 설명하였으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 보일러 20: 전기 집진기
30: 탈황장치 50: 가스 재열기
51: 하우징 60: 전열섹터
100: 제1 전열판 121: 제1 마루부
123: 제2 마루부 131: 제1 골부
132: 제2 골부 151: 제1 하강 경사부
152: 제1 상승 경사부 153: 2 하강 경사부
154: 제3 하강 경사부 155: 확장부
156: 제3 상승 경사부 200: 제2 전열판
210: 마루부 230: 골부
300: 바스켓 310, 320: 엔드 지지대
330: 측면 지지대 340: 고정 막대
350: 보조 막대 400, 500: 통풍부재
410, 510: 제1 지지판 420, 520: 제2 지지판
430, 530: 격벽 450, 550: 통풍 유로
HE: 열소자 P1: 제1 파형
P2: 제2 파형 J1: 주기
D1: 제1 열교환 유로 D2: 제2 열교환 유로

Claims (16)

1. 가스 재열기 및 공기 예열기에 적용되는 열전달 바스켓에 있어서,
   제1 전열판과 제2 전열판을 포함하며, 제1 열교환 유로와 제2 열교환 유로를 형성하는 열소자;
   상기 열소자와 접하여 배치되며, 가스가 통과하는 통풍 유로를 형성하는 통풍부재;
   를 포함하고,
   상기 제1 열교환 유로의 단면적은 상기 제2 열교환 유로의 단면적보다 더 작게 형성되며,
   상기 통풍부재는 제1 지지판과 상기 제1 지지판과 마주하는 제2 지지판과 상기 제1 지지판과 상기 제2 지지판 사이에 배치되어 상기 통풍 유로를 형성하는 복수의 격벽을 포함하고,
   상기 통풍부재는 상기 열전달 바스켓의 제일 외측에 배치되며,
   상기 제1 지지판은 상기 제2 지지판 보다 더 돌출된 제1 플랜지와 제2 플랜지를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 재열기 및 공기 예열기용 열전달 바스켓.
2. 가스 재열기 및 공기 예열기에 적용되는 열전달 바스켓에 있어서,
   제1 전열판과 제2 전열판을 포함하며, 제1 열교환 유로와 제2 열교환 유로를 형성하는 열소자;
   상기 열소자와 접하여 배치되며, 가스가 통과하는 통풍 유로를 형성하는 통풍부재;
   를 포함하고,
   상기 제1 열교환 유로의 단면적은 상기 제2 열교환 유로의 단면적보다 더 작게 형성되며,
   상기 제1 전열판은 주기적으로 모양이 변하는 제1 파형을 갖고, 상기 제1 파형의 하나의 주기는 2개의 마루부와 2개의 골부과 상기 마루부와 상기 골부 사이에 형성되며 상기 제1 전열판의 측방향으로 연장된 하나의 확장부를 포함하며,
   상기 제2 전열판은 주기적으로 모양이 변하는 제2 파형을 갖고, 상기 제2 파형의 하나의 주기는 하나의 마루부와 하나의 골부를 갖고, 상기 제2 전열판의 마루부와 골부는 상기 제1 전열판의 마루부가 이어진 방향에 대하여 경사지게 이어지며,
   상기 제1 열교환 유로는 마루부와 골부에 의하여 형성되고, 상기 제2 열교환 유로는 마루부와 확장부와 골부에 의하여 형성되며,
   상기 제1 전열판의 양쪽면에 각각 상기 제2 전열판이 마주하도록 적층 배치되고,
   상기 제1 전열판의 양쪽면과 상기 제2 전열판들 사이에 각각 상기 제1 열교환 유로와 상기 제2 열교환 유로가 형성된 것을 특징으로 하는 가스 재열기 및 공기 예열기용 열전달 바스켓.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 전열판은 복수의 상기 확장부를 포함하고, 상기 확장부들은 2개의 마루부와 2개의 골부를 사이에 두고 이격 배치된 것을 특징으로 하는 가스 재열기 및 공기 예열기용 열전달 바스켓.
4. 제2항에 있어서,
   상기 제1 파형의 하나의 주기는 상단에 배치된 제1 마루부와 상기 제1 마루부의 하부에 위치하는 제1 골부와 상기 제1 골부의 상부에 배치된 제2 마루부와 상기 제2 마루부의 하부에 배치된 제2 골부를 포함하고,
   상기 확장부는 상기 제2 마루부와 상기 제2 골부 사이에 배치된 것을 특징으로 하는 가스 재열기 및 공기 예열기용 열전달 바스켓.
5. 제4항에 있어서,
   상기 확장부의 길이는 상기 제1 마루부에서 상기 제1 골부까지의 길이보다 더 길게 형성된 것을 특징으로 하는 가스 재열기 및 공기 예열기용 열전달 바스켓.
6. 제4항에 있어서,
   상기 제1 파형은 제1 마루부와 제1 골부를 연결하는 제1 하강 경사부와 제1 골부와 제2 마루부를 연결하는 제1 상승 경사부와 제2 마루부와 확장부를 연결하는 제2 하강 경사부와 확장부와 제2 골부를 연결하는 제3 하강 경사부와 제2 골부와 제1 마루부를 연결하는 제3 상승 경사부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 재열기 및 공기 예열기용 열전달 바스켓.
7. 제4항에 있어서,
   상기 제1 열교환 유로는 상기 제1 마루부와 상기 제1 골부에 의하여 형성되고, 상기 제2 열교환 유로는 상기 제2 마루부, 상기 확장부, 상기 제2 골부에 의하여 형성된 것을 특징으로 하는 가스 재열기 및 공기 예열기용 열전달 바스켓.
8. 제1항에 있어서,
   상기 통풍 유로의 높이는 상기 제2 열교환 유로의 최대 높이 보다 더 크게 형성된 것을 특징으로 하는 가스 재열기 및 공기 예열기용 열전달 바스켓.
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 제1항에 있어서,
    상기 열소자들의 외측에 배치된 엔드 지지대와 상기 엔드 지지대와 상기 제1 지지판을 연결하는 복수의 고정 막대를 더 포함하고,
    상기 고정 막대의 일측 단부는 엔드 지지대에 고정되고, 상기 고정 막대의 타측 단부는 상기 제1 플랜지 또는 상기 제2 플랜지에 고정된 것을 특징으로 하는 가스 재열기 및 공기 예열기용 열전달 바스켓.
13. 제1항에 있어서,
    상기 통풍 유로의 단면적은 상기 제2 열교환 유로의 단면적 보다 더 크게 형성된 것을 특징으로 하는 가스 재열기 및 공기 예열기용 열전달 바스켓.
14. 제1항에 있어서,
    상기 통풍부재는 복수의 통풍 유로를 갖고, 상기 통풍부재의 내측에 배치된 통풍 유로는 상기 통풍부재의 외측에 배치된 통풍 유로 보다 더 큰 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 가스 재열기 및 공기 예열기용 열전달 바스켓.
15. 제1항, 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항의 열전달 바스켓을 포함하는 가스 재열기.
16. 제1항, 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항의 열전달 바스켓을 포함하는 공기 예열기.

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