KR200269698Y1 - Heat Transfer Element Sheet for Low Temperature Layer in Rotary Air Preheater - Google Patents
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Abstract
본 고안은 대용량 보일러의 연소용 공기 예열기인 회전식 공기예열기의 로터내 저온층 열소자 시트에 관한 것으로서, 공기예열기 내부에서 회전하는 로터는 열소자 시트가 적층된 다수의 바스켓으로 구성된다. 상기 로터는 고온 가스섹터와 저온공기섹터로 구분되며, 로터의 회전으로 내부 다수의 바스켓에 적층된 열소자 시트는 가열 가스로부터 열을 흡수하여 가열된 상태에서, 가열될 저온의 공기에 노출됨으로써 고온의 가스측에서 흡수한 열을 저온의 공기영역에서 열을 배출하여 열교환을 하게 된다. 열소자 시트는 열교환 유체를 흐르게하기 위해 설치되는 시트사이에 다수의 통로를 제공하기 위하여 바스켓내부에 유동흐름 방향으로 일정한 간격을 이루면서 밀접하게 적층된다. 상기 저온층의 열소자 시트에 있어서, 유동의 흐름방향으로 노치가 형성된 직선노치 열소자 시트와 물결무늬 모양의 경사진 노치를 가지는 경사형노치 열소자 시트를 적층하여 사용함으로써 개방형 유동 통로가 형성된다. 상기 개방형 통로로 흐르는 유동은 전체적으로 활발한 유동 패턴을 형성시켜 열경계층을 파괴함으로써 열전달 성능을 개선시킴으로서 회전식 공기예열기의 효율을 향상시킬 수 있다.The present invention relates to a low-temperature layer thermal element sheet in a rotor of a rotary air preheater, which is an air preheater for combustion of a large-capacity boiler, and the rotor rotating inside the air preheater is composed of a plurality of baskets in which the thermal element sheets are stacked. The rotor is divided into a high temperature gas sector and a low temperature air sector, and the thermal element sheets stacked in a plurality of baskets inside the rotor by rotation of the rotor absorb heat from the heating gas and are heated to expose the low temperature air to be heated. The heat absorbed from the gas side of the heat is discharged from the low temperature air region to perform heat exchange. The thermal element sheets are closely stacked at regular intervals in the flow direction within the basket to provide a plurality of passages between the sheets provided for flowing the heat exchange fluid. In the thermal element sheet of the low temperature layer, an open flow passage is formed by stacking a straight notch element element having a notch formed in the flow direction of the flow and an inclined notch element element having a wavy inclined notch. . The flow flowing through the open passage forms an active flow pattern as a whole, thereby destroying the thermal boundary layer, thereby improving heat transfer performance, thereby improving efficiency of the rotary air preheater.
Description
본 고안은, 통상적으로 석탄화력발전소에서 발전보일러의 효율 향상을 위하여 연소용 공기 예열시 적용하는 회전식 공기예열기의 저온층 열소자 시트에 관한 것이다.The present invention relates to a low-temperature layer thermal element sheet of a rotary air preheater which is usually applied when preheating combustion air in order to improve the efficiency of a power boiler in a coal-fired power plant.
통상적으로, 열소자 시트는 열교환 유체를 흐르게하기 위해, 바스켓 내부에 유동흐름 방향으로 일정한 간격을 이루면서 밀접하게 적층되어 다수의 통로를 제공한다. 이때 적층되는 열소자 시트 표면의 형상은 공기예열기 전체 성능에 영향을 미치는 주요 변수이다. 상기 열소자 시트의 전열표면은 열전달이 우수해야하고 압력손실이 낮아야 하며 열소자 시트 표면에 이물질이 잘 붙지 않고 쉽게 제거되어야 한다. 이러한 성능을 만족시키기 위해 바스켓 내부에 적층되는 열소자 시트의 형상은 대체로 동일한 간격으로 일정하게 주름진 노치를 가진다. 열소자 시트가 바스켓 내에 병렬로 함께 적층되면, 이러한 노치 또는 공간은 적당한 간격으로 인접 시트를 유지할 뿐만 아니라 인접 시트를 구조적으로 지지하여, 바스켓을 통과하는 가열 유체의 흐름에 의해 또한 바스켓을 통과하는 가압된 세척가스의 흐름에 의해 시트상에 작용하는 힘을 바스켓내에 고르게 분포시켜 조립체의 힘의 평형을 이루게 한다.Typically, the thermal element sheets are closely stacked at regular intervals in the flow direction within the basket to provide a plurality of passages for flowing heat exchange fluid. At this time, the shape of the surface of the laminated thermal element sheet is a major variable affecting the overall performance of the air preheater. The heat transfer surface of the thermal element sheet should have excellent heat transfer, low pressure loss, and be easily removed without foreign matter adhering to the surface of the thermal element sheet. In order to satisfy this performance, the shape of the thermal element sheets stacked inside the basket has a generally corrugated notch at regular intervals. When the thermal element sheets are stacked together in parallel in a basket, such notches or space not only maintain adjacent sheets at appropriate intervals, but also structurally support the adjacent sheets and pressurize them through the basket and also by the flow of the heating fluid through the baskets. The force acting on the seat by the flow of the cleaned cleaning gas is evenly distributed in the basket to balance the force of the assembly.
일반적으로 회전식 공기예열기로는, 도 1에서 도시하는 바와 같이, 구동축(1)을 중심으로 하우징(2) 내 로터(3)의 각 바스켓(4)에 열소자 시트(5)가 적층되어 있다. 상기 로터(3)는 다수의 바스켓(4)을 포함하는 각각의 섹터(6)를 가진 다수의 섹터(6)로 구성된다. 상기 바스켓(4)모듈 내부에는 열소자 시트(5)를 포함한다.Generally, as a rotary air preheater, as shown in FIG. 1, the thermal element sheet | seat 5 is laminated | stacked on each basket 4 of the rotor 3 in the housing 2 centering on the drive shaft 1. The rotor 3 consists of a plurality of sectors 6 with each sector 6 comprising a plurality of baskets 4. The basket 4 includes a thermal element sheet 5 inside the module.
이와 같이 구성되는 회전식 공기예열기는, 가열 배기가스가 가스 입구덕트(7)를 통하여 유입되어 로터(3)를 통과하는데, 이 때 로터 바스켓(4) 내부에 적층된 열소자 시트는 가열 배기가스로부터 열을 흡수하게 되며, 로터를 통과 하면서 열을 빼앗긴 배기가스는 가스 출구덕트(8)로 배출된다. 가열될 차가운 공기는 가열 배기가스의 흐름과 반대방향으로 입구덕트(9)로 유입되는데, 가열된 로터를 통과하면서 열소자 시트로부터 열을 빼앗아 가열된다. 가열된 공기는 출구덕트(10)를 통하여 나가게 된다.In the rotary air preheater configured as described above, the heated exhaust gas flows through the gas inlet duct 7 and passes through the rotor 3, wherein the thermal element sheets stacked inside the rotor basket 4 are discharged from the heated exhaust gas. The heat is absorbed, and the exhaust gas deprived of heat while passing through the rotor is discharged to the gas outlet duct (8). The cold air to be heated enters the inlet duct 9 in the direction opposite to the flow of the heating exhaust gas, which is heated by taking heat from the sheet of heating element while passing through the heated rotor. The heated air exits through the outlet duct 10.
도 2는, 일반적인 회전형 공기예열기의 로터(3)를 부분적으로 절단한 사시도이다. 통상적으로 회전형 공기예열기의 로터(3)는 고온층(11), 중온층(12), 저온층(13)으로 구분된다.Fig. 2 is a perspective view partially cut away of the rotor 3 of a general rotary air preheater. Typically, the rotor 3 of the rotary air preheater is divided into a high temperature layer 11, a middle temperature layer 12, and a low temperature layer 13.
그런데, 저온층(13)은 배기가스의 온도저하로 배기가스 내에 함유된 분진의 부착현상 및 황성분에 의한 저온 부식으로부터 열소자 시트를 보호하기 위해, 고온층 및 중온층의 바스켓에 적층된 열소자 시트 보다 골이 깊은 노치 형상을 채택하고 있다.However, the low temperature layer 13 is a thermal element laminated in the baskets of the high temperature layer and the middle temperature layer in order to protect the thermal element sheet from the adhesion phenomenon of the dust contained in the exhaust gas and the low temperature corrosion by the sulfur component due to the temperature of the exhaust gas. Notch shape deeper than seat is adopted.
따라서, 저온층을 통과하는 가열된 가스는 고온층 및 중온층보다 상대적으로 유로의 단면적이 확대되므로, 유속이 떨어져 가스 내에 포함되어 있던 부산물의 부착현상을 더욱 가속화 시키는 단점이 있다.Therefore, the heated gas passing through the low temperature layer has a disadvantage that the cross-sectional area of the flow path is larger than that of the high temperature layer and the middle temperature layer, thereby further accelerating the adhesion phenomenon of the by-products included in the gas due to the low flow rate.
도 3은, 종래의 회전식 공기예열기의 저온층에 적용되는 열소자 시트를 도시하는 정면도이다. 상기 열소자 노치시트(14)는 유동의 흐름방향으로 직선 노치(15)가 형성되고 일정한 주기를 가진 돌출된 형상을 가진 열소자 시트(14)와 평면의 형상을 가진 열소자 시트(16)을 포함하고 있다.3 is a front view showing a thermal element sheet applied to a low temperature layer of a conventional rotary air preheater. The thermal element notch sheet 14 includes a thermal element sheet 14 having a flat shape and a thermal element sheet 16 having a planar shape and a linear element notch 15 in a flow direction of flow. It is included.
도 4는, 도 3이 적층된 형상을 도시하는 사시도이다. 유동흐름 방향으로 직선 노치(15)가 형성된 노치 열소자 시트(14)와 평면 열소자 시트(16)를 적층하여, 적층섹터 내부로 흐르는 유동의 방향과 일치된 직선 노치를 형성하므로, 폐쇄형 유동통를 확보하여 교란없이 유동을 유도하게 된다.FIG. 4 is a perspective view illustrating a shape in which FIG. 3 is laminated. The closed flow is formed by stacking the notched thermal element sheet 14 and the planar thermal element sheet 16 on which the straight notches 15 are formed in the flow flow direction, thereby forming a straight notch coinciding with the direction of the flow flowing into the stacking sector. A tub is secured to induce flow without disturbing.
그런데, 이러한 종래의 저온층에 적용되는 열소자 시트의 형상은, 일정한 주기를 가진 노치 형상으로 노치 열소자 시트(14)와 주름이 없는 평면 열소자 시트(16)를 사용하고 있으므로, 유동이 특별한 교란없이 저온층을 통과함으로써 잔류열을 열소자 시트에 충분히 전달하지 못하는 단점이 있다.By the way, since the shape of the thermal element sheet applied to the conventional low-temperature layer uses the notch thermal element sheet 14 and the flat thermal element sheet 16 without wrinkles in a notch shape having a certain period, the flow is special. By passing through the low temperature layer without disturbing, there is a disadvantage in that the residual heat is not sufficiently transferred to the thermal element sheet.
본 고안의 목적은, 회전식 공기예열기의 로터 내에 적층되는 저온층 열소자 시트에 있어서, 열소자 시트의 형상을 개량하여 저온층을 통과하는 내부 유동을 개선함으로써 열전달 성능의 촉진 및 열소자 시트 표면의 배기가스 부산물의 부착성을 방지하여 오염도의 저감을 이루어 회전식 공기예열기의 효율을 향상시키는 회전식 공기예열기의 저온층 열소자 시트를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to improve the internal flow through a low temperature layer by improving the shape of the heat element sheet in the low temperature layer thermal element sheet laminated in the rotor of the rotary air preheater, thereby promoting heat transfer performance and It is to provide a low-temperature layer of the thermal element sheet of the rotary air preheater to prevent the adhesion of the exhaust gas by-products to reduce the pollution degree to improve the efficiency of the rotary air preheater.
도 1은 통상의 회전식 공기예열기를 일부 절개한 사시도,1 is a perspective view partially cut in a conventional rotary air preheater,
도 2는 통상의 열소자 시트를 부분적으로 절취한 사시도,2 is a perspective view partially cut away of a conventional thermal element sheet;
도 3은 종래의 저온층 열소자 시트를 도시하는 정면도,3 is a front view showing a conventional low temperature layer thermal element sheet;
도 4는 종래의 저온층 열소자 시트를 도시하는 사시도,4 is a perspective view showing a conventional low temperature layer thermal element sheet;
도 5는 본 고안에 따른 저온층 열소자 시트를 도시하는 정면도,5 is a front view showing a low-temperature layer thermal element sheet according to the present invention,
도 6은 본 고안에 따른 저온층 열소자 시트를 도시하는 사시도.Figure 6 is a perspective view showing a low-temperature layer thermal element sheet according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1: 구동축, 11: 고온층,1: drive shaft, 11: high temperature layer,
2: 하우징, 12: 중온층,2: housing, 12: middle temperature layer,
3: 로터, 13: 저온층,3: rotor, 13: low temperature layer,
4: 바스켓, 14: 노치 열소자 시트,4: basket, 14: notched heating element sheet,
5: 열소자 시트, 15: 직선 노치,5: thermal element sheet, type 15: straight notch,
6: 섹터, 16: 평면 열소자 시트,6: sector, 16: flat thermal element sheet,
7: 가스 입구덕트, 17: 윗면 열소자 시트,7: gas inlet duct, 17: top element sheet,
8: 가스 출구덕트, 18: 밑면 열소자 시트,8: gas outlet duct, 18: bottom element sheet,
9: 입구덕트, 19: 경사진 노치,9: entrance duct, 19: sloping notch,
10: 출구덕트, 20: 경사각.10: exit duct, 20: inclination angle.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 회전식 공기예열기의 저온층 열소자 시트는, 공기의 흐름방향으로 직선 노치가 형성되고 일정한 주기를 가진 돌출된 형상을 갖는 윗면 열소자 시트와, 상기 윗면 열소자 시트의 일측에 밀착되는 밑면 열소자 시트를 포함하고; 상기 밑면 열소자 시트는 단면상 물결무늬의 파형으로 형성됨과 동시에 경사진 노치를 가지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the low-temperature layer heating element sheet of the rotary air preheater according to the present invention includes a top heating element sheet having a protruding shape having a constant period and having a straight notch in a flow direction of air, and the upper heating element. A bottom thermal element sheet in close contact with one side of the sheet; The bottom element sheet is characterized by having a notch formed at the same time as the wave pattern of the wave pattern on the cross section.
여기서, 상기 경사진 노치의 경사각은 가스 유동의 흐름 방향인 직선 방향으로부터 50~70도 각도로 되는 것이 바람직하다.Here, the inclination angle of the inclined notch is preferably at an angle of 50 to 70 degrees from the linear direction, which is the flow direction of the gas flow.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention.
도 5는 본 고안에 따른 저온층 열소자 시트를 도시하는 정면도이고, 도 6은 본 고안에 따른 저온층 열소자 시트를 도시하는 사시도이다.5 is a front view showing a low temperature layer thermal element sheet according to the present invention, Figure 6 is a perspective view showing a low temperature layer thermal element sheet according to the present invention.
본 고안의 회전식 공기예열기의 저온층 열소자 시트는, 공기의 흐름방향으로 직선 노치가 형성되고 일정한 주기를 가진 돌출된 형상을 갖는 윗면 열소자 시트(17)와, 상기 윗면 열소자 시트(17)의 일측에 밀착되는 밑면 열소자 시트(18)를 포함하고, 상기 밑면 열소자 시트(18)는 단면상 물결무늬의 파형으로 형성됨과 동시에, 경사진 노치(19)를 가진다.The low-temperature layer thermal element sheet of the rotary air preheater according to the present invention includes a top thermal element sheet 17 having a protruding shape having a constant period and having a straight notch in a flow direction of air, and the upper thermal element sheet 17. And a bottom thermal element sheet 18 in close contact with one side of the bottom thermal element sheet 18, which is formed in a cross-sectional wave pattern wave shape and has an inclined notch 19.
상기 윗면 열소자 시트(17)는, 유동의 흐름방향으로 직선 노치(15)가 형성되는데, 일정한 주기를 가진다. 상기 밑면 열소자 시트(18)는 물결무늬 모양의 경사진 노치(19)를 가지며, 경사각(20)은 가스 유동의 흐름 방향인 직선 방향으로부터 50~70도 각도로 경사진다. 유동의 흐름방향과 일치된 직선 노치(15)를 가진 윗면 열소자 시트(17)와 상기 경사진 노치를 가진 밑면 열소자 시트(18)는 서로 이격되어 적층된다. 적층된 열소자 내부에는 개방형 유동 통로가 형성된다. 개방형 유동 통로로 흐르는 유동의 일부는 주(主)유동 방향을 벗어나 옆 통로로 흐르는 유동과 혼합되고, 이러한 유동의 흐름이 계속적으로 옆 유동 통로로 전달됨으로서, 전체적으로 활발한 유동 패턴을 형성시켜 열전달을 촉진하게 된다.The upper thermal element sheet 17 has a straight notch 15 formed in the flow direction of the flow, and has a constant period. The bottom thermal element sheet 18 has a wavy inclined notch 19, and the inclination angle 20 is inclined at an angle of 50 to 70 degrees from a straight direction which is a flow direction of gas flow. The top thermal element sheet 17 having the straight notches 15 coincident with the flow direction of the flow and the bottom thermal element sheet 18 having the inclined notch are stacked apart from each other. An open flow passage is formed inside the stacked thermal elements. Part of the flow flowing into the open flow passage is mixed with the flow flowing out of the main flow direction into the side passage, and the flow of this flow is continuously transferred to the side flow passage, thereby forming an overall active flow pattern to promote heat transfer. Done.
도6은, 도5의 적층된 열소자 시트를 도시하는 사시도로서, 직선 노치는 통상적 실시예의 높이 HO보다 낮은 HN의 높이를 갖는다. 낮아진 노치의 높이와 경사진 노치의 적용으로 회전식 공기예열기의 로타의 저온층 열소자 시트(13)를 통과하는 유동은 난류유동의 생성과 더불어 유속이 더욱 가속되어, 열소자 시트로의 열전달을 촉진시킴과 더불어 열소자 시트 표면에 배기가스의 부산물이 부착되는 것을 방해하여 오염도를 저감시키게 된다.Fig. 6 is a perspective view showing the laminated thermal element sheet of Fig. 5, wherein the straight notch has a height of H N lower than the height H O of the conventional embodiment. With the lower notch height and the inclined notch, the flow through Rota's low-temperature thermal element sheet 13 of the rotary air preheater accelerates the flow rate along with the generation of turbulent flow, facilitating heat transfer to the thermal element sheet. In addition, the contamination of the by-products of the exhaust gas is prevented from being attached to the surface of the thermal element sheet.
본 고안에 따르면, 이하와 같은 이점이 있다.According to the present invention, there are advantages as follows.
첫째, 회전식 공기예열기에 있어서 저온층 열소자 시트를 통과하는 유동에 활발한 유동 패턴을 형성시켜 열전달 성능을 향상시킬 수 있다.First, in the rotary air preheater, an active flow pattern may be formed in the flow passing through the low-temperature layer thermal element sheet, thereby improving heat transfer performance.
둘째, 저온층 열소자 시트에 부착되는 배기가스 부산물의 부착방지로 열소자시트 표면의 오염도 절감 및 저온 부식현상을 방지할 수 있다.Second, it is possible to prevent contamination of the surface of the thermal element sheet and to prevent low temperature corrosion by preventing adhesion of exhaust gas by-products attached to the low-temperature layer thermal element sheet.
셋째, 저온층의 열전달 성능향상으로 저온층 열소자 시트의 유속방향 길이를 줄일 수 있어 회전식 공기예열기의 전체적인 무게 감량으로 회전동력 절감 및 제작원가를 줄일 수 있다.Third, it is possible to reduce the flow direction length of the low-temperature layer thermal element sheet by improving the heat transfer performance of the low-temperature layer can reduce the rotational power and reduce the manufacturing cost by reducing the overall weight of the rotary air preheater.
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| KR101778965B1 (en) * | 2016-07-22 | 2017-09-18 | (주)아이피티씨 | Heat Transfer Element of Rotary Air Preheater |
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2001
- 2001-12-29 KR KR2020010040824U patent/KR200269698Y1/en not_active IP Right Cessation
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