KR20000008421U - 복합발전용 가스수평흐름식 폐열회수보일러의 핀튜브 고정기구 - Google Patents

Abstract

본 고안은 복합발전용 가스수평흐름식 폐열보일러의 핀튜브 고정기구에 관한 것으로, 종래의 핀튜브 고정기구는 바깥 틀을 이루는 밴드플레이트 내부에, 핀튜브가 끼워지는 홈이 형성된 지지판 2장을 겹쳐거나 맞대어 고정시킨 것으로 구성되어 있는데 상기 지지판은 어느정도 두께가 있어 완성후 지지판 자체의 과도한 중량이 폐열회수 보일러 덕트 전체의 내구성에 영향을 끼치고 또한 상기 홈을 세공하는데 따른 인력과 비용의 문제 그리고 핀튜브 표면적이 다소 줄어드는 문제가 있는데, 본 고안에서는 밴드플레이트의 상단에 핀튜브 직경만큼 일정간격을 두고 사선방향으로 나란히 나열하여 고정한 상부플랫바와 다시 상기 밴드플레이트의 하단에 핀튜브 직경만큼의 일정간격으로 상기 상부플랫바와 엇갈리게 나란히 나열하여 고정한 하부플랫바와, 폐열회수보일러 덕트의 필요한 강성에 대응하여 밴드플레이트의 폭를 조절하도록 구성되어 있어, 플랫바의 가공이 용이하고 전체적인 구조가 간단하면서 견고하며, 특히 핀튜브 고정기구 자체의 중량을 줄일 수 있고, 폐열회수 보일러 덕트의 내구성이 향상되며, 제조비용이 저렴하고, 폐열회수 보일러의 용량이나 배가스의 유속에 대응하여 핀튜브 고정기구 자체의 필요한 강성을 조절할 수 있는 등 탁월한 효과가 있다.

Description

복합발전용 가스수평흐름식 폐열회수보일러의 핀튜브 고정기구

본 고안은 복합발전용 가스수평흐름식 폐열보일러의 핀튜브 고정기구에 관한 것으로, 폐열회수보일러 내부에서 활발하게 열교환이 일어나는 각가지 열교환기 및 과열기의 핀튜브를 고정시키는 기구로서 밴드플레이트내부에 복수개의 평판형상의 연결판을 서로 교차시켜 고정시키고 그 교차되면서 형성된 4각형상의 구멍에 핀튜브가 위치하도록 구성되어 있으며, 제작 조립이 기존의 것에 비해 혁신적으로 간편하게 되었으며 특히 핀튜브간의 배열고정시 각 폐열회수 보일러에 용량에 대응해 필요한 강성을 제조당시 적절히 조절할 수 있도록 한 핀튜브 고정기구에 관한 것이다.

일반적으로 복합발전시스템은 연료를 연소시켜 고압고온의 연소가스를 발생시키고 이 고온고압의 연소가스를 이용하여 가스터빈을 구동하여 전기를 발생하는 가스터빈 시스템과, 가스터빈을 구동하고 배출되는 연소가스의 열을 회수하는 배열회수 증기발생기과, 배열회수 증기발생기에서 발생된 고온고압의 증기를 이용하여 증기터빈을 구동시켜 전기를 발생시키는 증기터빈 시스템으로 구성되어 있다.

따라서, 가스터빈으로부터 일단 배출된 배기가스의 높은 열을 회수하여 다시 증기터빈을 돌리는데 이용되는 것이 폐열회수 보일러이며, 상기 폐열회수 보일러에는 열전달율이 높은 핀튜브가 이용된다.

상기 핀튜브는 덕트내부에 수직 또는 수평으로 설치되어 높은 유속의 배가스에 노출되어 있으며, 이를 덕트내부에서 견고히 고정시킬 필요가 있다.

도 3 및 도 4에서는 이러한 종래의 핀튜브 고정기구를 도시하고 있는데, 도 3은 핀튜브를 수직으로 설치하여 핀튜브 고정기구에 고정시킨 것의 평단면을 나타낸 것이다.

도 3에 나타난 바와 같이, 종래의 핀튜브 고정기구는 바깥 틀을 이루는 밴드플레이트(11')와 상기 밴드플레이트(11') 내부에서 핀튜브(15)의 위치에 홈이 형성되어 2장을 겹쳐거나 맞대어 고정시킨 지지판(16)으로 구성되어 있다.

상기 지지판(16)을 이용한 핀튜브 고정기구의 제작과정을 보면, 먼저 지지판(16)상에 핀튜브가 위치하는 지점을 마킹하고 절단한 후, 형성된 홈에 핀튜브가 끼워진 가운데 조립시 두 지지판(16)의 중간부를 도 4와 같이 겹치거나 맞대기하여 용접 등의 수단으로 고정시킨 후, 최종적으로 핀튜브(15)와 지지판(16)을 태크용접 등의 수단으로 고정시키도록 되어 있다.

그러나, 상기와 같은 지지판은 핀튜브의 안정적인 고정을 위해 어느정도 두께가 있어야 하므로, 완성후 지지판의 과도한 중량이 폐열회수 보일러 덕트 전체의 내구성에 영향을 끼치게 되고, 또한 상기에서 언급된 바와 같이 지지판(16) 자체의 제작에 많은 노력이 요구되므로 비용이 높아지는 것은 피할 수 없는 단점이다.

그리고, 종래의 기술로는 핀튜브의 견고한 고정에 대신해서 핀튜브 표면적이 다소 줄어들게 되는 문제점 또한 효율과 관계되므로 고려하지 않을 수 없는 문제점으로 된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 고안은, 종래의 밴드플레이트를 이용하지만 단순한 형상의 플랫바에 별도의 가공을 가할 필요없이 교차시켜 그틈에 핀튜브를 낀 것으로 구성되어, 구조가 간단하면서 견고하며, 특히 핀튜브 고정기구 자체의 중량을 줄일 수 있어, 폐열회수 보일러 덕트의 내구성에 미칠 영향을 줄이며, 제조비용이 저렴하고, 폐열회수 보일러의 용량이나 배가스의 유속에 대응하여 핀튜브 고정기구 자체의 필요한 강성을 조절할 수 있는 등 탁월한 효과가 있는 고정기구의 제공을 그 목적으로 한다.

이와 같은 목적은, 상기 밴드플레이트의 상단에 핀튜브 직경만큼 일정간격을 두고 사선방향으로 나란히 나열하여 고정한 상부플랫바와 다시 상기 밴드플레이트의 하단에 핀튜브 직경만큼의 일정간격으로 상기 상부플랫바와 엇갈리게 나란히 나열하여 고정한 하부플랫바와, 폐열회수보일러 덕트의 필요한 강성에 대응하여 밴드플레이트의 폭를 조절하도록 구성된 본 고안에 의해 달성될 수 있는바, 이하 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안의 핀튜브 고정기구의 조립평면도

도 2는 본 고안에 의한 바람직한 실시예에 따른 복합발전 가스수평흐름 폐열회수보일러 핀튜브고정기구의 개략 측단면도.

도 3은 종래의 핀튜브고정기구의 조립평면도.

도 4는 종래 핀튜브 고정기구의 지지판 간의 조립상태를 나타낸 측단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1. 핀튜브 고정기구

11. 밴드플레이트 12. 상부플랫바

13. 핀튜브 14. 하부플랫바

h. 폭

본 고안은, 일정길이로 복수개가 수직으로 나열된 핀튜브(13)와, 상기 핀튜브(13)군의 외곽을 둘러싼 밴드플레이트(11)와, 상기 밴드플레이트(11)의 상단에 핀튜브(13) 직경만큼 일정간격을 두고 사선방향으로 나란히 나열하여 고정한 상부플랫바(12)와, 상기 밴드플레이트(11)의 하단에 핀튜브(13) 직경만큼의 일정간격으로 상기 상부플랫바(12)와 엇갈리게 나란히 나열하여 고정한 하부플랫바(14)로 구성된다.

그리고, 본 고안은, 폐열회수보일러 덕트의 필요한 강성에 대응하여 밴드플레이트(11)의 폭(h)를 조절하도록 구성된다.

이하, 본 고안의 핀튜브 고정기구가 바람직하게 적용된 실시예의 작용에 관해 상세히 설명한다.

폐열회수 보일러의 본체덕트가 가로형인지 세로형인지에 따라 배가스의 유동형태가 달라지는데, 본 실시예에서는 본체덕트가 가로형으로서 배가스가 수평으로 흐르고 따라서, 핀튜브(13)를 수직으로 나열한 경우에 대해 설명하며, 나머지 본체덕트가 세로형일 경우에 관해서는 설명이 중복되며, 핀튜브(13)군의 고정방향에 따라 변경되는 것이 지극히 당연하므로 생략한다.

먼저, 상기 핀튜브(13)는, 폐열회수 보일러로의 배가스흐름이 수평흐름 방식일 경우 복수개의 핀튜브(13)들을 수직으로 설치하는데, 이에 앞서 핀튜브(13)전체길이를 수개의 단위구간으로 나누어서 가공한다.

상기 밴드플레이트(11)는 상기 핀튜브(13)군의 외곽을 둘러싸는 역할을 하며, 또한 상부플랫바(12) 및 하부플랫바(14)가 고정되는 스탠드의 역할을 한다.

그리고, 밴드플레이트(11)의 폭(h)은 상부플랫바(12)와 하부플랫바(14)의 거리를 의미하는 것으로, 이것은 밴드플레이트(11)에서의 핀튜브(13)군의 결합강도나 내구성을 좌우하는 것이다.

만약 밴드플레이트(11)의 폭(h)를 작게 설정할 경우, 핀튜브(13)의 배가스로의 노출면적이 밴드플레이트(11)에 의해 잠식되는 것을 최소한으로 줄일 수 있지만, 한편으로는 조립강성이 다소 떨어지므로 이를 보강하기 위해 핀튜브(13)의 다발상에 밴드플레이트(11)의 개수를 늘여야 한다.

그리고, 위와 반대로 밴드플레이트(11)의 폭(h)을 크게 설정하면, 적은 개수의 밴드플레이트(11)로 충분한 강성을 확보할 수 있지만, 핀튜브(13)의 배가스로의 노출면적이 줄어들게 되어, 배열회수의 효율에 까지 영향을 미치게 된다.

따라서, 폐열회수보일러의 용량이나 본체덕트의 크기에 대응하여 상기 밴드플레이트(11)의 폭(h)을 적절히 설정할 필요가 있다.

통상적으로 가스터빈으로부터의 배가스는 높은 열 및 압력과 함께, 많은 운동에너지를 지니고 있으면서 유동이 불안정하여 여기에 노출되는 부재에는 높은 레벨의 진동에도 견딜 수 있어야 하는데, 위에서 설명한 바 있는 종래 핀튜브 고정기구의 지지판의 경우 2장의 각각의 단부를 서로 맞붙여 용접하도록 되어 있어, 상기 배가스의 충격파는 지지판 상에서 여러지점으로 분산되기 보다 용접연결지점에 집중되기 쉬우며 따라서 내구성이 떨어진다.

이에 반해, 본 고안의 경우 상부플랫바(12) 및 하부플랫(14)는 먼저 밴드플레이트(11)에 그 각각의 양단이 견고하게 용접결합되어 있으며 핀튜브(13)에도 용접결합되어 핀튜브(13)의 사방을 둘러싸면서 결합되어 있으므로, 배가스의 충격파에 의한 반복 피로응력이 분산되어 내구성이 떨어질 염려는 많이 줄어들게 된다.

본 고안에 의한 바람직한 실시예를 적용할 경우, 핀튜브 고정기구가 간단한 구조를 가지고 있기 때문에, 복합발전 가스수평흐름 폐열회수보일러의 전체덕트의 중량을 절감할 수 있는 효과가 있으며, 이로서 폐열회수 보일러 본체덕트의 내구성도 향상된다.

또한, 플랫바 형상이 단순하여 강판을 그대로 절단하여 사용할 수 있기 때문에 제작 및 조립작업이 용이하여 제작공수를 절감하여 전체 제작비용을 저감할 수 있고, 상기 밴드플레이트의 폭(h)를 가감함으로서 설계단계에서 필요한 강성을 조정할 수 있는 편리한 잇점이 있다.

Claims (2)

1. 일정길이로 복수개가 수직으로 나열된 핀튜브(13)와, 상기 핀튜브(13)군의 외곽을 둘러싼 밴드플레이트(11)와, 상기 밴드플레이트(11)의 상단에 핀튜브(13) 직경만큼 일정간격을 두고 사선방향으로 나란히 나열하여 고정한 상부플랫바(12)와, 상기 밴드플레이트(11)의 하단에 핀튜브(13) 직경만큼의 일정간격으로 상기 상부플랫바(12)와 엇갈리게 나란히 나열하여 고정한 하부플랫바(14)로 구성되는 것을 특징으로 하는 복합발전용 가스수평흐름식 폐열회수보일러의 핀튜브 고정기구.
2. 제1항에 있어서,

   폐열회수보일러 덕트의 필요한 강성에 대응하여 상기 밴드플레이트(11)의 폭(h)를 조절하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 복합발전용 가스수평흐름식 폐열회수보일러의 핀튜브 고정기구.