KR200385514Y1 - 관류 보일러의 로내 스케일 제거 장치 - Google Patents

Abstract

보일러의 로 내부 수관의 압력과 보일러 가동 시간을 점검하여 미리 설정된 조건이 만족되었을 때 배수관에 연결된 전자밸브를 구동하여 자동으로 로 내부의 물을 드레인하여 로내의 스케일을 제거하는 장치가 개시된다. 상기 스케일 제거 장치는, 다수의 수관들, 상기 수관들의 양측에 각각 연결된 상부헤드 및 하부헤드, 상기 상부헤드에 연결된 스팀이송관, 상기 하부헤드에 연결된 급수관 및 배수관 및 상기 수관들 내부에 화염을 제공하는 버너 및 상기 버너의 점화상태를 감지하는 화염감지기를 가지는 보일러의 로와; 상기 스팀 이송관의 내부 또는 상기 상부헤드 내부의 스팀 압력을 감지하는 스팀 압력 센서와; 상기 보일러의 로의 배수관과 드레인 베셀의 사이에 연결되며 구동신호의 입력에 의해 개방되는 전자밸브와; 상기 전자밸브의 배출구 측에 연결되어 상기 드레인 베셀로 유입되는 물의 유무를 감지하는 유체감지센서와; 상기 화염감지기의 초기 점화감지에 응답하여 보일러의 가동시간을 카운트하고, 상기 카운트된 시간이 미리 설정된 시간 단위이고 상기 압력센서의 출력이 미리 설정된 스팀 압력 이하일 때 응답하여 소정의 시간동안 상기 전자밸브로 구동신호를 출력하는 제어장치를 포함하여 구성된다.

Description

관류 보일러의 로내 스케일 제거 장치{APPARATUS FOR DESCALING IN FURNACE OF ONCE THROUGH BOILER}

본 고안은 관류 보일러의 로(爐) 내부의 스케일 제거 장치에 관한 것으로, 특히 보일러의 로 내부 수관의 압력과 보일러 가동 시간을 점검하여 미리 설정된 조건이 만족되었을 때 배수관(drain tube)측에 연결된 전자변(solenoid valve)을 구동하여 자동으로 로 내부의 물을 블로우 다운(blow down)하여 스케일을 제거하는 장치에 관한 것이다.

통상적으로, 관류 보일러 등과 같은 산업용 보일러의 수관(water pipe) 내면은 부식성의 물 또는 증기와 장시간 접촉하여 운전하므로써 수관 내면에 불순물과 용존 고형물, 예를 들면, 금속 산화물(스케일: scale)이 쌓이게된다. 스케일이 과다하게 쌓이게되면 수관모재와 스케일과의 열팽창 계수의 차이로 부착된 스케일이 박리되어 보일러의 저부 및 굴곡 부위 등에 쌓이게 되고 이렇게 퇴적된 스케일은 유체의 흐름을 방해하고 열효율을 저하시킬 뿐만 아니라 입자로 형성된 스케일은 증기와 함께 터빈에 유입되어 터빈 블레이드를 침식시킨다.

또한 스케일과 수관 사이에 틈이 발생하여 증기막이 형성되면 열전도도가 더욱 나빠지기 때문에 수관의 온도가 급격히 상승되므로 과열로 인한 수관 파열사고를 초래한다. 따라서 열전달 저하로 일어나는 온도 상승에 의한 수관 재질의 손상 방지, 열효율 향상, 박리된 스케일의 국부축적에 의한 과열 및 유체흐름의 장애를 방지하기 위하여 스케일을 제거하여야 한다. 스케일을 제거하는 간단한 방법으로는 보일러 로 내부의 수관에 연결된 드레인 밸브(drain valve)를 열어 수관에 채워진 물을 블로우다운 베셀(blow down vessel)로 배출시키는 것이다.

상기 드레인 밸브는 크게 운용자가 수동으로 개폐하는 수동밸브, 보일러의 특정한 상태를 감지하여 운전상태가 변화될 때 구동되는 전자밸브(solenoid valve) 또는 하부 블로우 다운 밸브(bottom blow down valve)를 이용한다. 전자밸브의 개폐 구동은 보일러 로 내부의 불순물 농축 농도를 감지하는 불순물 농축감지센서의 출력에 의해 구동하는 방법과, 보일러 로 내부에 급수가 될 때 급수감지센서의 출력에 의해 구동하는 방법이 사용된다.

그러나 수동밸브를 이용하는 종래의 블로우 방법은 작업자가 수동으로 밸브를 개폐함으로써 가격이 저렴한 이점이 있으나, 작업자가 착오 혹은 실수로 블로우를 실행하지 않는 경우 보일러에 크랙(crack)이 발생되어 보일러를 손상시키는 문제가 있었다.

감지센서의 출력에 의해 전자밸브를 구동하는 종래의 블로우 방법은 보일러 로 내부의 불순물 농축 농도가 일정 이상일 때 또는 급수가 감지될 때 전자밸브를 자동으로 구동하여 로 내부의 수관에 채워진 물을 여려가지 문제가 발생되었다. 예를 들면, 농축센서에 슬러지(sludge)가 달라붙은 경우 농축 센서 고장이 발생되는 경우 블로우가 실행되지 않는 현상이 발생되거나, 농축센서의 고장으로 전자밸브에 계속적으로 열림 구동신호를 주어 전자밸브가 열화되어 화재 위험에 노출되는 문제가 있었다. 또한, 보일러 로 내부의 수관 압력이 매우 높은 상태에 있더라도 센서의 출력에 의해 전자밸브가 고압에서 열려짐으로써 파손되는 문제가 있었다.

하부 블로우 다운 밸브를 이용하는 종래의 블로우 방법은 정확한 시간에 보일러 로 내부의 수관에 채워진 물을 드레인하여 스케일을 제거하는 이점이 있으나, 가격이 매우 고가격이고 밸브의 고장 상태를 알려주는 고장 감지기능이 없기 때문에 로의 수관에 누수가 발생하는 경우 보일러의 효율을 크게 떨어지는 문제가 있었다.

따라서 본 고안의 목적은 최적 시기에 보일러의 로 내부에 채워진 물을 드레인시켜 로 내부의 스케일을 자동으로 제거하는 장치를 제공함에 있다.

본 고안의 다른 목적은 보일러 로 내부의 스팀 압력과 보일러 가동 상태를 감지하여 자동으로 드레인 밸브를 구동함으로써 최적 시기에 드레인하여 로 내부의 스케일을 자동으로 제거하는 보일러 로 내부의 스케일 제거 장치를 제공함에 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 보일러의 로 내부의 드레인과에 연결된 전자밸브를 구동하고, 상기 전자밸브의 구동상태와 상기 배수관 측으로 흐르는 물의 유무를 감지하여 스케일 제거 및 배수관의 누수를 검출하여 운전자에게 자동으로 통보하는 보일러 로 내부의 스케일 제거 장치를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안은 다수의 수관들, 상기 수관들의 양측에 각각 연결된 상부헤드 및 하부헤드, 상기 상부헤드에 연결된 스팀 이송관, 상기 하부헤드에 연결된 급수관 및 배수관 및 상기 수관들 내부에 화염을 제공하는 버너 및 상기 버너의 점화상태를 감지하는 화염감지기를 가지는 보일러의 로를 구비한 보일러의 로내 스케일 제어 장치에 있어서, 상기 스팀 이송관의 내부 또는 상기 상부헤드 내부의 스팀 압력을 감지하는 스팀 압력 센서와; 상기 보일러의 로의 배수관과 드레인 베셀의 사이에 연결되며 구동신호의 입력에 의해 개방되는 전자밸브와; 상기 전자밸브의 배출구 측에 연결되어 상기 드레인 베셀로 유입되는 물의 유무를 감지하는 유체 감지 센서와; 상기 화염감지기의 초기 점화감지에 응답하여 보일러의 가동시간을 카운트하고, 상기 카운트된 시간이 미리 설정된 시간 단위이고 상기 압력센서의 출력이 미리 설정된 스팀 압력 이하일 때 응답하여 소정의 시간동안 상기 전자밸브로 구동신호를 출력하는 제어장치를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 제어장치는 상기 전자밸브 구동신호를 출력한 직후 상기 유체 감지 센서의 출력이 활성화되는 경우 전자밸브 오동작을 알람하기 위한 알람신호를 출력하도록 동작함을 특징으로 한다.

상기 제어장치는 전자밸브가 구동되지 않는 주기에 상기 유체 감지 센서의 출력이 활성화되는 경우 보일러의 로에 연결된 배출관의 누수 상태를 알람하기 위한 알람신호를 출력함을 특징으로 한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시 예들을 보다 상세하게 설명한다. 그러나 본 고안은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 제한되지 않음을 이해하여야 한다. 하기에 설명되는 본 고안의 실시 예는 당업자에게 본 고안의 사상을 충분하게 전달하기 위한 것임에 유의하여야 한다.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 관류 보일러의 로(爐)내 스케일 제거 장치의 구성을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 고안의 실시 예에 따른 관류 보일러 본체, 예를 들면, 관류 보일러의 로(10)는 물이 연통되는 상부 및 하부헤드(12)(14)의 사이에는 다수의 수관(16)들이 순환되는 구조로 연결되어 있다. 상기 상부헤드(12)의 일측에는 버너(22)에 의해 상기 수관(16)들이 가열되었을 때 발생되는 스팀을 배출하는 스팀 이송관(20)이 연결되어 있다. 그리고 하부헤드(14)의 일측에는 외부로부터 공급되는 물을 급수시키기 위한 급수관(18) 및 각종 관에 채워진 물을 외부로 배출시키기 위한 배수관(19)이 연결되어 있고, 상기 스팀 이송관(20) 혹은 상부 헤드(12)에는 스팀 압력 센서(24)가 설치되어 있다. 본 고안의 실시 예에서는 스팀이송관(20)에 스팀 압력 센서(24)가 설치된 예를 도시하고 있다.

상기 보일러의 로(10)의 내부에는 상기 버너(22)의 화염을 감지하기 위한 열감지봉(25)이 설치되며, 상기 열감지봉(25)의 열을 전기신호로 변환하는 화염감지기(26)가 상기 열감지봉(25)의 타측에 연결되어 있다.

상기 스팀 압력센서(24)의 출력단자와 상기 화염감지기(26)의 출력단자는 마이크로프로세서(microprocessor)를 포함하여 구성된 제어장치(30)에 연결되어 있다. 상기 제어장치(30)는 화염감지기(26)의 출력에 의해 보일러의 로(10)의 가동상태, 즉 점화, 상태, 가동되는 상태를 감지한다. 또한, 상기 스팀 압력센서(24), 화염감지기(26)의 출력과 후술되는 유체감지센서(40)의 출력에 의해 보일러의 로(10)의 운전상태 및 배수관의 누수상태를 감지하며, 블로우 다운을 실행한다. 여기서, 블로우 다운이라 함은 상기 보일러의 로(10)를 구성하는 하부헤드(14) 및 수관(16)의 내부에 퇴적된 금속 산화물을 배출하는 것을 의미한다.

상기와 같은 블로우 다운을 위해 상기 보일러의 로(10)의 배수관(19)에는 수동밸브(32), 유체가 흐를 때 그에 포함된 이물질을 제거하는 스트레나(34), 전자밸브(36) 및 유체(보일러 수)의 유무를 감지하는 유체감지센서(40) 및 수동밸브(38)가 순차적으로 연결되어 있다. 여기서, 상기 2개의 수동밸브(32, 38)는 전자밸브(36)를 교체하는 작업을 위한 것이다.

도 2는 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 보일러의 로내 스케일 제거 제어 흐름도로서, 이는 도 1의 제어장치(30)내의 메모리에 마스크된 프로그램이다.

상술한 도 1 및 도 2를 참조하여 본 고안의 실시 예에 따른 보일러의 로내 스케일을 제거하는 동작에 대하여 구체적으로 설명하기에 앞서, 보일러의 로(10)의 내부 하부헤드(14), 다수의 수관(16) 및 상부헤드(12)에는 급수관(18)을 통해 급수된 보일러 수(물)가 채워진 상태라 가정한다.

지금 버너(22)가 점화되어 화염이 수관(16)들의 중심에 형성되면, 열감지봉(25)에 화염이 전달된다. 상기 열감지봉(25)에 연결된 화염감지가(26)가 버너(22)에 화염이 형성되었음(점화)을 감지하여 보일러 가동신호를 제어장치(30)로 제공한다. 이때, 제어장치(30)는 도 2의 S10과정에서 보일러가 가동되었다고 판단하고, S12과정에서 내부에 있는 타임 카운터를 초기화하여 시간을 계수한다.

시간을 초기화하여 시간을 계수한 상기 제어장치(30)는 도 2의 S14과정에서 보일러 가동시간이 미리 설정된 시간, 예컨대, 2시간을 경과 되였는지를 검색한다. 여기서, 보일러 가동시간이라 함은 초기 보일러가 가동된 시간으로부터 2시간 혹은 블로우 다운 한 시간으로부터 타임 카운팅된 시간 계수 값을 의미한다. 이때, 미리 설정된 시간은 보일러의 용량에 따라 다르게 설정할 수 있다는 것에 유의하여야 한다.

상기 도 2의 S14과정에서 보일러 가동시간이 2시간 경과되었다고 판단되면 상기 제어장치(30)는 S16과정에서 스팀 압력 센서(24)의 출력을 읽고, S18과정에서 스팀 압력 센서(24)의 값이 미리 설정된 기준 압력 값, 예를 들면, 2kg/cm2 이하인가를 검색한다. 이때, 기준 압력 값 2kg/cm2의 용량에 따라 가변된다는 것에 유의하여야 한다.

상기 검색결과 스팀 압력 값이 2kg/cm2 이하라고 판단되면, 보일러의 로(10)의 압력이 적정한 상태라고 판단하고, S20과정에서 보일로의 로(10)의 배수관(19)에 연결된 전자밸브(36)에 약 30초 내지 1분간 개방제어신호를 출력한다. 이때, 상기 전자밸브(36)는 상기 제어장치(30)로부터 출력되는 개방제어신호에 응답 구동되어 열려진다.

상기 전자밸브(36)가 개방되면, 보일러의 로(10)내의 하부헤드(14) 및 다수의 수관(16)의 채워진 물이 개방된 수동밸브(32, 28), 스트레나(34), 전자밸브(36)를 통해 드레인 베셀(42)측으로 배수된다. 따라서 상기와 같은 제어 동작에 의해 전자밸브(36)가 개방되면, 보일러의 로(10)를 구성하고 있는 하부헤드(14)와 수관(16)의 하부에 쌓인 금속 산화물(스케일)이 드레인 베셀(42)로 배출되어 제거된다.

이때, 상기 제어장치(30)는 S22과정에서 보일러의 가동시간을 시간 계수한 타임 카운트의 값을 초기화(타임 카운트 값을 0으로 리셋)하고, 배수관(19)을 통해 정상적으로 보일러의 로(10)내에 채워진 물이 배출되는지를 확인하기 위하여 도 2의 S24과정에서 유체감지센서(40)의 출력을 읽어 유체감지센서(40)가 활성화(activation)된 상태, 즉, 물을 감지하였는지를 검색한다.

상기 S24과정의 검색결과 유체감지센서(40)가 물을 감지하였다면, 보일러의 로(10)의 하부에 쌓인 금속산화물을 포함한 보일러 수(물)가 배출되어 정상적으로 블로우 다운되었다고 판단하고, 도 2의 S26과정에 이를 표시하는 표시기(도시하지 않음)를 구동한다.

만약, 상기 S24과정에서 유체 감지 센서(40)가 비활성화 상태라면 배출관(19)을 통해 보일러수가 배출되지 못한 상태이므로, 상기 제어장치(30)는 S28과정에서 전자밸브(36)가 고장이라는 것을 알람하는 신호를 출력한다. 전자밸브(36)가 고장임을 알람 하는 신호는 표시기(도시하지 않음) 또는 부저(도시하지 않음) 등을 구동하여 보일러 운전자가 전자밸브(26)가 고장 났다는 것을 인식하게 한다.

한편, 전술한 도 2의 S18과정에서 스팀 압력 센서(24)의 압력 값이 미리 설정된 기준 압력 값 2kg/cm2를 초과한 상태라고 판단되면, 제어장치(30)는 전자밸브(36)를 구동하지 않고 S30과정에서 유체감지센서(40)의 출력을 읽어 상기 전자밸브(36)의 배수 측에 연결된 배출관(19)에 물이 감지되는지를 검색한다. 이러한 이유는 보일러의 로(10)의 압력이 높을 때 전자밸브(36)를 구동하는 경우, 고압의 스팀에 의해 전자밸브(36)가 손상되는 것을 방지하기 위함이다.

상기 S28과정의 검색결과 전자밸브(36)의 배수측에서 물이 감지되었다고 판단되면, 전자밸브(36)가 폐쇄된 상태에서 물이 검출되는 경우 이므로 배출관(19)의 누수를 알람 경보를 한다. 누수 알람의 경보는 표시기(도시되지 않았음) 또는 부저(도시되지 않았음)등을 구동하여 할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 고안은 블로우 다운된 이후 보일러의 가동시간과 보일러의 로의 압력을 체크하여 일정 시간 이상 보일러가 가동되고 상기 체크된 로의 압력이 보일러의 용량에 따라 적절하게 설정된 기준 압력 이상일 때 배출관에 연결된 전자밸브를 자동으로 일정시간 동안 구동하여 블로우 다운함으로써 보일러의 로내 스케일을 최적 상태에서 자동 제거할 수 있다.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 관류 보일러의 로(爐)내 스케일 제거 장치의 구성을 나타낸 도면.

도 2는 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 보일러의 로내 스케일 제거 제어 흐름도.

《도면의 부분에 대한 부호의 설명》

10 : 보일러의 로(爐) 12 : 상부헤드

14 : 하부헤드, 16 : 수관,

18 : 급수관, 20 : 스팀이송관,

22 : 버너, 24 : 스팀압력센서,

30 : 제어장치, 32, 38 : 수동밸브,

34 : 스트레나, 36 : 전자밸브,

40 : 유체감지센서, 42: 드레인 베셀.

Claims (3)

1. 다수의 수관들, 상기 수관들의 양측에 각각 연결된 상부헤드 및 하부헤드, 상기 상부헤드에 연결된 스팀 이송관, 상기 하부헤드에 연결된 급수관 및 배수관 및 상기 수관들 내부에 화염을 제공하는 버너 및 상기 버너의 점화상태를 감지하는 화염감지기를 가지는 보일러의 로를 구비한 보일러의 로내 스케일 제어 장치에 있어서,

   상기 스팀 이송관의 내부 또는 상기 상부헤드 내부의 스팀 압력을 감지하는 스팀 압력 센서와;

   상기 보일러의 로의 배수관과 드레인 베셀의 사이에 연결되며 구동신호의 입력에 의해 개방되는 전자밸브와;

   상기 전자밸브의 배출구 측에 연결되어 상기 드레인 베셀로 유입되는 물의 유무를 감지하는 유체 감지 센서와;

   상기 화염감지기의 초기 점화감지에 응답하여 보일러의 가동시간을 카운트하고, 상기 카운트된 시간이 미리 설정된 시간 단위이고 상기 압력센서의 출력이 미리 설정된 스팀 압력 이하일 때 응답하여 소정의 시간동안 상기 전자밸브로 구동신호를 출력하는 제어장치를 포함하여 구성됨을 특징으로 보일러의 로내 스케일 제어 장치.
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