KR20140124482A - 엔진의 배기가스용 연관식 보일러 - Google Patents

엔진의 배기가스용 연관식 보일러 Download PDF

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KR20140124482A KR20130042004A KR20130042004A KR20140124482A KR 20140124482 A KR20140124482 A KR 20140124482A KR 20130042004 A KR20130042004 A KR 20130042004A KR 20130042004 A KR20130042004 A KR 20130042004A KR 20140124482 A KR20140124482 A KR 20140124482A
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exhaust gas
tube
tank
air chamber
engine
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김진구
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현대중공업 주식회사
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Abstract

본 발명은 엔진의 배기가스용 연관식 보일러에 관한 것으로서, 내부공간에 물이 채워지고 그 양측에 각각 탱크벽체(11)가 마련되어 스팀 제네레이터 기능을 수행하는 물탱크(10); 상기 물탱크(10)의 양측 탱크벽체(11) 외측에 각각 배치되고 그 외측 단부에 각각 챔버벽체(21,31)가 마련된 제1, 2에어챔버(20,30); 상기 제1, 2에어챔버(20,30) 내부공간을 구획하는 격벽체(40); 상기 제1에어챔버(20)로 연통되어 엔진의 배기가스가 상기 제1에어챔버(20)의 격벽체(40)에 의해 구획된 각각의 공간으로 유입되도록 하는 복수의 가스유입관(50); 상기 제1에어챔버(20)에 그 일단부가 연통되고 그 타단부가 상기 제2에어챔버(30)로 연통되도록 상기 물탱크(10)의 내부공간을 가로지른 상태에서 그 내부로 상기 배기가스가 흐르는 동안 물과 열교환이 이루어지면서 스팀이 발생되도록 하는 튜브(60); 및 상기 튜브(60)를 통해 상기 제2에어챔버(30)로 안내된 배기가스를 외부로 배출시키기 위해 그 일단부가 상기 제2에어챔버(30)의 격벽체(40)에 의해 구획된 각각의 공간과 연결되고 그 타단부로 외부로 연장되는 복수의 가스배출관(70)을 포함하여 구성된다.
따라서, 기본적으로 개별 엔진별로 배기가스를 물탱크로 안내하여 열 교환을 수행할 수 있게 되면서 기존의 배기가스 역류방지용 댐퍼 설치가 삭제될 수 있게 되어 이에 따른 비용절감을 도모할 수 있게 되는 등의 효과를 얻는다.

Description

엔진의 배기가스용 연관식 보일러{Tube boiler for exhaust gas of engine}
본 발명은 엔진의 배기가스용 연관식 보일러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 물탱크의 양측에 격벽체에 의해 그 내부공간이 구획되는 제1, 2에어챔버를 마련하고, 이들 제1, 2에어챔버가 서로 연통되도록 하여 상기 물탱크의 내부공간을 가로지르는 튜브를 배치하여 이 튜브의 내부로 배기가스가 흐르는 동안 물과 열 교환이 이루어지면서 스팀이 발생되도록 하며, 상기 제1, 2에어챔버의 각각의 구획 공간으로 각각의 엔진과 연결되는 가스유입관 및 외부로 연장되는 가스배출관을 마련함으로써, 기본적으로 개별 엔진별로 배기가스를 물탱크로 안내하여 열 교환을 수행할 수 있게 되면서 기존의 배기가스 역류방지용 댐퍼 설치가 삭제될 수 있게 되어 이에 따른 비용절감을 도모할 수 있게 되며, 또한, 각각의 구분된 공간으로의 다양한 엔진 연결이 가능하게 되는 등 발전소의 운전 성격에 따라 열 교환이 가능하게 되면서 결과적으로 보일러의 효율 향상은 물론 보일러 장치에 대한 신뢰성 향상도 꾀할 수 있게 되는 엔진의 배기가스용 연관식 보일러에 관한 것이다.
일반적으로 엔진의 배기가스용 연관식 보일러는 엔진에서 발생되는 배기가스를 이용하여 물탱크 내의 물과 열 교환 후 스팀이 발생되도록 하는 보일러를 말한다.
일례로 이러한 종래 기술의 엔진의 배기가스용 연관식 보일러에 대해 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 1에서 나타낸 것과 같이, 종래 기술의 엔진의 배기가스용 연관식 보일러는 복수의 엔진(3)과 그 일단부가 각각 연결되고 그 타단부가 물탱크(5)로 연결되어 배기가스를 물탱크(5)로 안내하는 분기관 구조의 가스유입관(7)이 마련되는 구성으로 되어 있다.
그리고, 상기 각각의 엔진(3)으로 분기되는 가스유입관(7)의 일측에는 보일러의 고장 등에 의한 작동 정지시 인접 엔진(3)으로부터의 배기가스가 역류되는 것을 방지하기 위한 배기가스 역류방지용 댐퍼(9)가 마련되어 있다.
그러나, 이러한 종래 기술의 엔진의 배기가스용 연관식 보일러는 배기가스가 역류되는 것을 방지하기 위한 배기가스 역류방지용 댐퍼가 각각의 분기된 가스유입관 상에 반드시 설치되어야 하기 때문에, 이에 따른 비용 부담이 상당히 가중되는 등의 문제점을 갖고 있었다.
대한민국 등록특허 제10-0782139호
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 물탱크의 양측에 격벽체에 의해 그 내부공간이 구획되는 제1, 2에어챔버를 마련하고, 이들 제1, 2에어챔버가 서로 연통되도록 하여 상기 물탱크의 내부공간을 가로지르는 튜브를 배치하여 이 튜브의 내부로 배기가스가 흐르는 동안 물과 열 교환이 이루어지면서 스팀이 발생되도록 하며, 상기 제1, 2에어챔버의 각각의 구획 공간으로 각각의 엔진과 연결되는 가스유입관 및 외부로 연장되는 가스배출관을 마련함으로써, 기본적으로 개별 엔진별로 배기가스를 물탱크로 안내하여 열 교환을 수행할 수 있게 되면서 기존의 배기가스 역류방지용 댐퍼 설치가 삭제될 수 있게 되어 이에 따른 비용절감을 도모할 수 있도록 하는 엔진의 배기가스용 연관식 보일러를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 각각의 구분된 공간으로의 다양한 엔진 연결이 가능하게 되는 등 발전소의 운전 성격에 따라 열 교환이 가능하게 되면서 결과적으로 보일러의 효율 향상은 물론 보일러 장치에 대한 신뢰성 향상도 꾀할 수 있도록 하는 엔진의 배기가스용 연관식 보일러를 제공하는데 다른 목적이 있다.
이와 같은 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 엔진의 배기가스용 연관식 보일러는 내부공간에 물이 채워지고 그 양측에 각각 탱크벽체가 마련되어 스팀 제네레이터 기능을 수행하는 물탱크; 상기 물탱크의 양측 탱크벽체 외측에 각각 배치되고 그 외측 단부에 각각 챔버벽체가 마련된 제1, 2에어챔버; 상기 제1, 2에어챔버 내부공간을 구획하는 격벽체; 상기 제1에어챔버로 연통되어 엔진의 배기가스가 상기 제1에어챔버의 격벽체에 의해 구획된 각각의 공간으로 유입되도록 하는 복수의 가스유입관; 상기 제1에어챔버에 그 일단부가 연통되고 그 타단부가 상기 제2에어챔버로 연통되도록 상기 물탱크의 내부공간을 가로지른 상태에서 그 내부로 상기 배기가스가 흐르는 동안 물과 열교환이 이루어지면서 스팀이 발생되도록 하는 튜브; 및 상기 튜브를 통해 상기 제2에어챔버로 안내된 배기가스를 외부로 배출시키기 위해 그 일단부가 상기 제2에어챔버의 격벽체에 의해 구획된 각각의 공간과 연결되고 그 타단부로 외부로 연장되는 복수의 가스배출관을 포함하여 구성된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진의 배기가스용 연관식 보일러에 있어서, 상기 격벽체는 상기 제1, 2에어챔버의 내부공간을 4등분하는 십자기둥 구조로 된 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진의 배기가스용 연관식 보일러에 있어서, 상기 격벽체는 그 일단부가 상기 물탱크의 양 탱크벽체에 고정 연결되고 그 타단부는 상기 대응되는 각각의 챔버벽체와 일정간격 이격되어 상기 물탱크 내의 스팀 발생에 따른 탱크벽체의 양측 방향 신축에 대응할 수 있도록 된 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진의 배기가스용 연관식 보일러에 있어서, 상기 격벽체의 타단부에 대응되는 상기 챔버벽체에 상기 탱크벽체의 신축에 따른 격벽체의 좌우 슬라이딩 이동을 안내하기 위한 가이드부가 마련된 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진의 배기가스용 연관식 보일러에 있어서, 상기 튜브는 그 양단부가 각각 양측의 탱크벽체와 동일 평면상에 놓여 각각의 제1, 2에어챔버와 연통된 상태로 상기 탱크벽체의 표면과 밀봉되는 구조로 된 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진의 배기가스용 연관식 보일러에 있어서, 상기 튜브는 상기 탱크벽체의 신축에 따라 신축이 가능하게 되도록 하는 유연한 재질로 된 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진의 배기가스용 연관식 보일러에 있어서, 상기 튜브의 선단부에 이 튜브로 이물질이 유입되는 것을 차단하기 위한 필터가 더 구비된 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진의 배기가스용 연관식 보일러에 있어서, 상기 필터는 상기 중앙의 격벽체를 기준으로 각각의 상하좌우로 나누어진 공간상에 배치되어 있는 튜브에 대해서만 필터링이 가능하게 되도록 그 중앙부가 격벽체에 대응해서 십자 형상으로 관통된 십자관통부가 마련되고 그 테두리부에 각각 격자망이 형성된 구조로 된 것일 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명의 엔진의 배기가스용 연관식 보일러는 물탱크의 양측에 격벽체에 의해 그 내부공간이 구획되는 제1, 2에어챔버를 마련하고, 이들 제1, 2에어챔버가 서로 연통되도록 하여 상기 물탱크의 내부공간을 가로지르는 튜브를 배치하여 이 튜브의 내부로 배기가스가 흐르는 동안 물과 열 교환이 이루어지면서 스팀이 발생되도록 하며, 상기 제1, 2에어챔버의 각각의 구획 공간으로 각각의 엔진과 연결되는 가스유입관 및 외부로 연장되는 가스배출관을 마련함으로써, 기본적으로 개별 엔진별로 배기가스를 물탱크로 안내하여 열 교환을 수행할 수 있게 되면서 기존의 배기가스 역류방지용 댐퍼 설치가 삭제될 수 있게 되어 이에 따른 비용절감을 도모할 수 있게 되는 등의 효과를 얻는다.
또한, 각각의 구분된 공간으로의 다양한 엔진 연결이 가능하게 되는 등 발전소의 운전 성격에 따라 열 교환이 가능하게 되면서 결과적으로 보일러의 효율 향상은 물론 보일러 장치에 대한 신뢰성 향상도 꾀할 수 있게 되는 등의 효과를 얻는다.
도 1은 종래 기술에 따른 엔진의 배기가스용 연관식 보일러를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진의 배기가스용 연관식 보일러를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진의 배기가스용 연관식 보일러를 나타낸 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진의 배기가스용 연관식 보일러를 나타낸 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진의 배기가스용 연관식 보일러의 탱크벽체가 팽창된 상태를 나타낸 측단면도이다.
이하, 첨부된 도면에 의거 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2 내지 도 5에서 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진의 배기가스용 연관식 보일러는 스팀 제네레이터 기능을 수행하는 물탱크(10)와, 상기 물탱크(10)의 양측에 배치되는 제1, 2에어챔버(20,30)와, 상기 제1, 2에어챔버(20,30) 내부공간을 구획하는 격벽체(40)와, 상기 제1에어챔버(20)로 연통되는 복수의 가스유입관(50)과, 상기 물탱크(10)의 내부공간을 가로지르는 튜브(60) 및 상기 제2에어챔버(30)와 연통되는 복수의 가스배출관(70)을 포함하는 구성으로 되어 있다.
상기 물탱크(10)는 내부공간에 물이 채워지고 그 양측에 각각 탱크벽체(11)가 마련되어 스팀 제네레이터 기능을 수행하는 탱크 구조로 되어 있다.
여기서, 상기 탱크벽체(11)는 물탱크(10) 내의 스팀 생성에 따른 내부공간 팽창에 대응해서 양측 방향으로 유연하게 신축될 수 있도록 하는 신축성 재질을 적용할 수 있다.
상기 제1, 2에어챔버(20,30)는 상기 물탱크(10)의 양측 탱크벽체(11) 외측에 각각 배치되어 배기가스가 유입 및 배출되도록 하는 공간을 가지며 그 외측 단부에 각각 챔버벽체(21,31)가 마련된 구조로 되어 있다.
상기 격벽체(40)는 상기 제1, 2에어챔버(20,30) 내부공간을 구획하기 위해 상기 제1, 2에어챔버(20,30)의 내부공간을 4등분하는 십자기둥 구조로 되어 있다.
그리고, 상기 격벽체(40)는 그 일단부가 상기 물탱크(10)의 양 탱크벽체(11)에 고정 연결되고 그 타단부는 상기 대응되는 각각의 챔버벽체(31)와 일정간격 이격되어 상기 물탱크(10) 내의 스팀 발생에 따른 탱크벽체(11)의 양측 방향 신축에 대응할 수 있도록 상기 격벽체(40)의 타단부에 대응되는 상기 챔버벽체(31)에 상기 탱크벽체(11)의 신축에 따른 격벽체(40)의 좌우 슬라이딩 이동을 안내하기 위한 가이드부(21a,31a)가 마련되어 있다.
여기서, 상기 가이드부(21a,31a)는 상기 격벽체(40)의 단면 형상과 대응해서 상기 격벽체(40)가 삽입된 상태로 상기 격벽체(40)의 외측면을 밀착되게 덮어씌운 상태로 상기 격벽체(40)에 의해 구획된 구획 공간끼리를 서로 밀봉되도록 하기 위해 십자홈 구조로 되어 있다.
상기 복수의 가스유입관(50)은 상기 제1에어챔버(20)로 연통되어 엔진의 배기가스가 상기 제1에어챔버(20)의 격벽체(40)에 의해 구획된 각각의 공간으로 유입되도록 하는 관체 구조로 되어 있다.
상기 튜브(60)는 상기 제1에어챔버(20)에 그 일단부가 연통되고 그 타단부가 상기 제2에어챔버(30)로 연통되도록 상기 물탱크(10)의 내부공간을 가로지른 상태에서 그 내부로 상기 배기가스가 흐르는 동안 물과 열 교환이 이루어지면서 스팀이 발생되도록 하는 복수의 소직경 미세 관체 다발 구조로 되어 있다.
그리고, 상기 튜브(60)는 그 양단부가 각각 양측의 탱크벽체(11)와 동일 평면상에 놓여 각각의 제1, 2에어챔버(20,30)와 연통된 상태로 상기 탱크벽체(11)의 표면과 밀봉되고, 상기 탱크벽체(11)의 신축에 따라 신축되도록 하는 유연한 재질로 될 수 있다.
상기 복수의 가스배출관(70)은 상기 튜브(60)를 통해 상기 제2에어챔버(30)로 안내된 배기가스를 외부로 배출시키기 위해 그 일단부가 상기 제2에어챔버(30)의 격벽체(40)에 의해 구획된 각각의 공간과 연결되고 그 타단부로 외부로 연장되는 관체 구조로 되어 있다.
그리고, 상기 튜브(60)의 선단부에는 이 튜브(60)로 이물질이 유입되는 것을 차단하기 위한 필터(80)가 마련되어 있다.
여기서, 상기 필터(80)는 상기 중앙의 격벽체(40)를 기준으로 각각의 상하좌우로 나누어진 공간상에 배치되어 있는 튜브(60)에 대해서만 필터링이 가능하게 되도록 그 중앙부는 상기 격벽체(40)가 관통되도록 십자 형상으로 관통된 십자관통부(81)가 마련되고 그 테두리부에 각각 격자망(82)이 형성된 얇은 원판 구조로 되어 있다.
이러한 구성에 따른 본 발명의 일 실시예인 엔진의 배기가스용 연관식 보일러의 작동 과정을 살펴보면, 상기 외부 엔진과 연결된 각각의 가스유입관(50)을 통해 안내되는 배기가스가 상기 제1에어챔버(20) 내부로 유입된 후 격벽체(40)에 의해 구획된 부분의 복수의 튜브(60)로만 안내된다.
그런 다음, 상기 물탱크(10) 내부를 경유하는 동안 이 물탱크(10) 내의 물과 열 교환이 이루어지면서 스팀을 발생하게 된다.
이때, 상기 물탱크(10) 내의 스팀 발생에 따라 내부공간이 팽창하게 되면 상기 탱크벽체(11)들이 각각 양측으로 밀려나면서 물탱크(10)의 내부공간이 확장되도록 한다.
그리고, 이러한 팽창에 의한 탱크벽체(11)의 양측 방향 이동과 함께 이와 일체형으로 연결되어 있는 상기 격벽체(40)도 각각의 가이드부(21a,31a)의 안내에 따라 양측으로 슬라이딩되면서 상기 탱크벽체(11)가 원활하게 신축되도록 한다.
그러고 나서, 상기 물탱크(10)를 경유한 배기가스는 제2에어챔버(30)로 안내되어 격벽체(40)에 의해 구획된 각각의 내부공간으로 나누어진 후 각각의 가스배출관(70)을 통해 외부로 배출되는 과정을 통해 본 발명의 연관식 보일러가 가동되는 것이다.
위와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진의 배기가스용 연관식 보일러는 물탱크의 양측에 격벽체에 의해 그 내부공간이 구획되는 제1, 2에어챔버를 마련하고, 이들 제1, 2에어챔버가 서로 연통되도록 하여 상기 물탱크의 내부공간을 가로지르는 튜브를 배치하여 이 튜브의 내부로 배기가스가 흐르는 동안 물과 열 교환이 이루어지면서 스팀이 발생되도록 하며, 상기 제1, 2에어챔버의 각각의 구획 공간으로 각각의 엔진과 연결되는 가스유입관 및 외부로 연장되는 가스배출관을 마련함으로써, 기본적으로 개별 엔진별로 배기가스를 물탱크로 안내하여 열 교환을 수행할 수 있게 되면서 기존의 배기가스 역류방지용 댐퍼 설치가 삭제될 수 있게 되어 이에 따른 비용절감을 도모할 수 있게 되며, 또한, 각각의 구분된 공간으로의 다양한 엔진 연결이 가능하게 되는 등 발전소의 운전 성격에 따라 열 교환이 가능하게 되면서 결과적으로 보일러의 효율 향상은 물론 보일러 장치에 대한 신뢰성 향상도 꾀할 수 있게 되는 것이다.
이상에서와 같이, 본 발명은 상기의 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 이러한 실시예를 종래의 공지 기술과 단순히 조합 적용한 변형예는 물론 본 발명의 특허청구범위와 상세한 설명에서 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 용이하게 변경하여 이용할 수 있는 모든 기술들은 본 발명의 기술범위에 당연히 포함된다고 보아야 할 것이다.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
3 : 엔진 5 : 물탱크
7 : 가스유입관 9 : 댐퍼
10 : 물탱크 11 : 탱크벽체
20 : 제1에어챔버 21 : 챔버벽체
21a : 가이드부 30 : 제2에어챔버
31 : 챔버벽체 31a : 가이드부
40 : 격벽체 50 : 가스유입관
60 : 튜브 70 : 가스배출관
80 : 필터 81 : 십자관통부
82 : 격자망

Claims (8)

  1. 내부공간에 물이 채워지고 그 양측에 각각 탱크벽체가 마련되어 스팀 제네레이터 기능을 수행하는 물탱크;
    상기 물탱크의 양측 탱크벽체 외측에 각각 배치되고 그 외측 단부에 각각 챔버벽체가 마련된 제1, 2에어챔버;
    상기 제1, 2에어챔버 내부공간을 구획하는 격벽체;
    상기 제1에어챔버로 연통되어 엔진의 배기가스가 상기 제1에어챔버의 격벽체에 의해 구획된 각각의 공간으로 유입되도록 하는 복수의 가스유입관;
    상기 제1에어챔버에 그 일단부가 연통되고 그 타단부가 상기 제2에어챔버로 연통되도록 상기 물탱크의 내부공간을 가로지른 상태에서 그 내부로 상기 배기가스가 흐르는 동안 물과 열교환이 이루어지면서 스팀이 발생되도록 하는 튜브; 및
    상기 튜브를 통해 상기 제2에어챔버로 안내된 배기가스를 외부로 배출시키기 위해 그 일단부가 상기 제2에어챔버의 격벽체에 의해 구획된 각각의 공간과 연결되고 그 타단부로 외부로 연장되는 복수의 가스배출관;
    을 포함하여 구성되는 엔진의 배기가스용 연관식 보일러.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 격벽체는 상기 제1, 2에어챔버의 내부공간을 4등분하는 십자기둥 구조로 된 것을 특징으로 하는 엔진의 배기가스용 연관식 보일러.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 격벽체는 그 일단부가 상기 물탱크의 양 탱크벽체에 고정 연결되고 그 타단부는 상기 대응되는 각각의 챔버벽체와 일정간격 이격되어 상기 물탱크 내의 스팀 발생에 따른 탱크벽체의 양측 방향 신축에 대응할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 엔진의 배기가스용 연관식 보일러.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 격벽체의 타단부에 대응되는 상기 챔버벽체에 상기 탱크벽체의 신축에 따른 격벽체의 좌우 슬라이딩 이동을 안내하기 위한 가이드부가 마련된 것을 특징으로 하는 엔진의 배기가스용 연관식 보일러.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 튜브는 그 양단부가 각각 양측의 탱크벽체와 동일 평면상에 놓여 각각의 제1, 2에어챔버와 연통된 상태로 상기 탱크벽체의 표면과 밀봉되는 구조로 된 것을 특징으로 하는 엔진의 배기가스용 연관식 보일러.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 튜브는 상기 탱크벽체의 신축에 따라 신축이 가능하게 되도록 하는 유연한 재질로 된 것을 특징으로 하는 엔진의 배기가스용 연관식 보일러.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 튜브의 선단부에 이 튜브로 이물질이 유입되는 것을 차단하기 위한 필터가 더 구비된 것을 특징으로 하는 엔진의 배기가스용 연관식 보일러.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 필터는 상기 중앙의 격벽체를 기준으로 각각의 상하좌우로 나누어진 공간상에 배치되어 있는 튜브에 대해서만 필터링이 가능하게 되도록 그 중앙부가 격벽체에 대응해서 십자 형상으로 관통된 십자관통부가 마련되고 그 테두리부에 각각 격자망이 형성된 구조로 된 것을 특징으로 하는 엔진의 배기가스용 연관식 보일러.








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