KR20150053400A

KR20150053400A - 멀티 인렛 복합 보일러

Info

Publication number: KR20150053400A
Application number: KR1020130135277A
Authority: KR
Inventors: 시종민
Original assignee: 강림중공업 주식회사
Priority date: 2013-11-08
Filing date: 2013-11-08
Publication date: 2015-05-18

Abstract

본 발명은 멀티 인렛 복합 보일러에 관한 것으로서, 선박의 메인 엔진 및 보조 엔진을 비롯한 다수의 배기가스 배출원으로부터 배출되는 고온의 폐열 배기가스를 동시에 수용가능할 수 있게 한 챔버 분리형 구조를 갖는 멀티 인렛 복합 보일러에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 메인 엔진 및 보조 엔진 등으로부터 배출되는 폐열 배기가스를 동시에 수용되도록 보일러 바디의 내부 챔버를 여러개로 분할 구분하여, 각 분할된 챔버에서 메인 엔진 및 보조 엔진을 비롯한 여러 배기가스 배출원의 폐열 배기가스를 모두 수용할 수 있도록 함과 함께 오일 연소용 연소로를 장착하여 보다 많은 스팀이 생성되게 하는 멀티 인렛 복합 보일러를 제공한다.

Description

멀티 인렛 복합 보일러{COMBINATION BOILER HAVING MULTI-INLET}

본 발명은 멀티 인렛 복합 보일러에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선박의 메인 엔진 및 보조 엔진을 비롯하여 다수의 폐열 배기가스 배출원으로부터 배출되는 고온의 폐열 배기가스를 동시에 수용할 수 있도록 챔버 분리형 구조를 갖는 멀티 인렛 복합 보일러에 관한 것이다.

일반적으로 선박용 엔진에 사용되는 오일 연료는 메인 엔진(MAIN ENGINE)에서 대부분 연소되어 소모되고, 보조 엔진(AUXILIARY ENGINE)에서 나머지 연료가 연소되어 소모되며, 메인 엔진 및 보조 엔진의 구동시 소모되는 연료의 약 25% 정도는 고열의 배기가스인 폐열상태로 대기 중에 그대로 버려지는 실정에 있다.

이에 따라, 외부로 배출되는 고열의 배기가스로부터 폐열을 회수하려는 여러 시스템이 적용되고 있으며, 폐열회수용 보일러를 포함하는 복합발전 시스템은 그 중의 하나이다.

상기 복합발전 시스템은 연료를 연소시키고 가스터빈을 구동하여 전력을 발생시킴에 따라 고온의 폐열 배기가스(폐연소가스)가 발생되는데, 이처럼 발생되는 고온의 폐열 배기가스(폐연소가스)에서 열을 회수하여 이용하기 위해 폐열회수 보일러에서 폐열을 회수하고, 회수된 폐열로 물을 가열함으로써 고온 고압의 증기를 얻어 재사용하고 있다.

이때, 상기 폐열회수 보일러는 주로 복합 보일러를 사용하고 있으며, 복합 보일러는 보일러 자체에서 오일(OIL)을 연소하여 열량을 얻는 오일 연소부(OIL-FIRED SIDE)와 메인 엔진(MAIN ENGINE) 등에서 나오는 고온의 배기가스로부터 열량을 얻는 배기가스부(EXHAUST GAS SIDE)를 하나로 합친 보일러를 말한다.

종래에는 메인 엔진 또는 보조 엔진으로부터 발생되는 폐열 배기가스가 메인 엔진이나 보조 엔진에 개별적으로 연결된 절탄기 또는 폐열 가스 보일러(복합 보일러)로 공급되어 사용되고 있다.

다시 말해서, 1개의 메인 엔진 당 1개의 개별적인 스팀 발생 시스템이 필요하고, 또한 1개의 보조 엔진 당 1개의 개별적인 스팀 발생 시스템이 필요하여, 메인 엔진 및 보조 엔진에 각각 절탄기 또는 폐열 가스 보일러가 연결되어 사용되고 있다.

이렇게 선박의 메인 엔진 및 보조 엔진에 절탄기 또는 폐열 가스 보일러가 각각 개별적으로 연결됨에 따라 시공상의 어려움이 있을 뿐만 아니라 시공 설치비 및 인건비 등이 증가하여 비효율적인 문제점이 있다.

또한, 시공 설치비 및 인건비가 증가되는 것을 해소하고자 메인 엔진에만 절탄기 또는 폐열 가스 보일러를 연결하기도 하는데, 이로 인해 보조 엔진으로부터 배출되는 폐열 배기가스는 그대로 대기중에 버려지게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 메인 엔진 및 보조 엔진으로부터 배출되는 폐열 배기가스를 동시에 수용 가능하도록 보일러의 배기가스부의 내부 챔버를 여러개로 분할 구성하여, 각 분할된 내부 챔버에서 메인 엔진 및 보조 엔진을 비롯하여 다수의 발전설비 시스템의 폐열 배기가스를 모두 수용할 수 있도록 함으로써, 보다 많은 스팀의 생성 및 공급이 이루어질 수 있도록 한 멀티 인렛 복합 보일러를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 보일러 바디와; 상기 보일러 바디의 물이 채워지는 내부 챔버내에 장착되어 내부 챔버를 분할하여 분할형 챔버를 형성하는 구분벽과; 상기 분할형 챔버내의 상단부 및 하단부에 각각 장착되는 인렛 배관 및 아웃렛 배관과; 상기 분할형 챔버의 내부에서 인렛 배관과 아웃렛 배관 사이에 수직으로 배열 장착되어 메인 엔진 및 보조 엔진을 비롯한 다수의 폐열 배기가스 배출원으로부터의 폐열 배기가스가 흐르도록 한 다수의 튜브;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 멀티 인렛 복합 보일러를 제공한다.

본 발명의 바람직한 구현예로서, 상기 분할형 챔버 중에서 선택된 2개의 분할형 챔버간의 구분벽을 가로지르면서 오일 연소용 연소로가 더 장착되고, 연소로의 상단부에는 연도가 설치된 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 분할형 챔버를 구분하는 구분벽과 오일 연소용 연소로 간의 간격은 제작가능 여유의 편리성을 위해 100mm 이상으로 이격되도록 한 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 분할형 챔버는, 내부 챔버를 절반으로 나누며 장착되는 제1구분벽에 의하여 내부 챔버의 절반 공간을 차지하는 제1분할형 챔버와; 제1분할형 챔버를 제외한 공간을 이등분하며 장착되는 제2구분벽에 의하여 두 개의 공간으로 분할되는 제2분할형 챔버 및 제3분할형 챔버;로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2분할형 챔버 및 제3분할형 챔버의 상단부에는 각각 동일한 직경의 제2인렛 배관 및 제3인렛 배관이 장착되는 동시에 하단부에는 제2아웃렛 배관 및 제3아웃렛 배관이 장착되고, 상기 제1분할형 챔버의 상단부 및 하단부에는 제2 및 제3분할형 챔버에 적용된 인렛 및 아웃렛 배관에 비하여 더 큰 직경을 갖는 제1인렛 배관 및 제1아웃렛 배관이 장착된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 분할형 챔버의 내부에는 폐열 배기가스의 원활한 흐름을 위한 다수의 안내 베인이 수직으로 배열 장착되며, 상기 분할형 챔버의 표면에는 챔버내 접근 및 점검을 위한 점검용 도어가 개폐 가능하게 장착된 것을 특징으로 한다.

상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

본 발명은 보일러의 배기가스부의 챔버 내부를 여러개로 분할하고, 분할된 배기가스부에서 메인 엔진 및 보조 엔진을 비롯하여 다수의 발전설비 시스템의 폐열 배기가스를 모두 수용할 수 있도록 함으로써, 시공상의 어려움과 시공 설치비 및 인건비를 절약할 수 있을 뿐만 아니라 대기중에 버려지던 보조 엔진 등의 폐열을 모두 사용할 수 있는 장점이 있다.

즉, 기존에 메인 엔진 및 보조 엔진에 폐열 가스 보일러가 각각 개별적으로 연결됨에 따른 시공상의 어려움과 시공 설치비 및 인건비 등이 증가하여 비효율적인 문제점이 있었지만, 본 발명의 복합 보일러의 배기가스부는 여러개로 분할되어 메인 엔진 및 보조 엔진의 배기가스를 비롯하여 다수의 발전설비 시스템의 폐열 배기가스를 모두 수용 가능하므로 보다 많은 스팀의 생성 및 공급이 가능하게 되는 장점이 있다.

도 1a 내지 도 1c는 본 발명에 따른 멀티 인렛 복합 보일러의 내부 챔버가 구분벽에 의하여 분할된 구조를 나타낸 도면.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 멀티 인렛 복합 보일러에 연소로(FURNACE) 및 연도(UPTAKE)가 장착된 것을 나타낸 도면.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 멀티 인렛 복합 보일러의 내부 챔버의 구분벽 간격을 나타낸 도면.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 멀티 인렛 복합 보일러의 내부 챔버내에 안내 베인(VANE)이 장착된 것을 나타낸 도면.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 멀티 인렛 복합 보일러의 내부 챔버의 표면에 도어가 장착된 것을 나타낸 도면.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명은 기존에 1개의 메인 엔진 및 1개의 보조 엔진 별로 각각 절탄기 또는 폐열 가스 보일러가 개별적으로 연결되는 것과는 다르게 보일러의 배기가스부의 챔버 내부를 여러개로 분할하여 메인 엔진 및 보조 엔진을 비롯하여 다수의 발전설비 시스템의 폐열 배기가스를 모두 수용할 수 있도록 함으로써, 시공상의 어려움과 시공 설치비 및 인건비를 절약할 수 있을 뿐만 아니라 대기중에 버려지던 보조 엔진 등의 폐열을 모두 사용할 수 있는 멀티 인렛 복합 보일러를 제공하고자 하는 것이다.

이를 위해, 본 발명은 첨부한 도 1a 내지 도 1c에 나타낸 바와 같이, 보일러 바디(10)의 내부 챔버 즉, 스팀의 생성을 위하여 물이 채워지는 내부 챔버가 구분벽(50)에 의해 여러개로 분할된다.

좀 더 상세하게는, 상기 보일러 바디(10)의 내부 챔버내에 구분벽(50)을 수직으로 세워지게 장착함으로써, 내부 챔버가 구분벽(50)의 제1구분벽(51) 및 제2구분벽(52)에 의하여 3개 이상의 분할형 챔버(20)로 구분되어 분할된다.

본 발명의 바람직한 실시예로서, 상기 보일러 바디(10)의 내부 챔버를 원통형으로 구비하는 경우, 원통형 내부 챔버의 공간을 수직으로 세워지는 제1구분벽(51)에 의하여 절반으로 나누어지도록 함으로써, 제1구분벽(51)에 의하여 내부 챔버의 절반 공간을 차지하는 제1분할형 챔버(21)가 형성되도록 한다.

또한, 상기 제1분할형 챔버(21)를 제외한 원통형 내부 챔버의 나머지 절반 공간에 제2구분벽(52)을 수직으로 세워서 이등분함으로써, 제2구분벽(52)에 의하여 나머지 절반 공간이 각각 제2분할형 챔버(22) 및 제3분할형 챔버(23)로 절반씩 분할되어 형성된다.

이와 같이, 상기 보일러 바디(10)의 내부 챔버는 제1구분벽(51) 및 제2구분벽(52)이 수직으로 세워져 장착됨에 따라, 가장 큰 공간을 차지하는 제1분할형 챔버(21)와, 제1분할형 챔버(21)보다 절반 정도 작은 공간을 갖는 제2 및 제3분할형 챔버(22,23)로 분할되는 상태가 된다.

이때, 상기와 같이 분할된 제1 내지 제3분할형 챔버내의 상단부 및 하단부에는 폐열원(배기가스 배출원)으로부터 배기가스를 받아들이는 동시에 열교환 후 배출되는 경로로서 서로 다른 직경의 인렛 배관(30) 및 아웃렛 배관(40)이 각각 장착되는 바, 가장 큰 공간을 차지하는 제1분할형 챔버(31)에는 큰 직경의 인렛 및 아웃렛 배관이 연결되고, 보다 작은 공간을 차지하는 제2 및 제3분할형 챔버(32,33)에는 작은 직경의 인렛 및 아웃렛 배관이 연결된다.

바람직하게는, 상기 제2분할형 챔버(22) 및 제3분할형 챔버(23)의 상단부에는 각각 동일한 직경의 제2인렛 배관(32) 및 제3인렛 배관(33)이 장착되는 동시에 하단부에는 제2아웃렛 배관(42) 및 제3아웃렛 배관(43)이 장착된다.

한편, 상기 제1분할형 챔버(21)의 상단부 및 하단부에는 제2 및 제3분할형 챔버(22,23)에 적용된 인렛 및 아웃렛 배관에 비하여 더 큰 직경을 갖는 제1인렛 배관(31) 및 제1아웃렛 배관(41)이 장착된다.

여기서, 상기 각 분할형 챔버(20)의 내부에서 인렛 배관(30)과 아웃렛 배관(40) 사이에는 폐열원으로부터 배출된 배기가스가 흐르는 다수의 튜브(60)가 수직으로 배열된다.

즉, 제1분할형 챔버(21)의 상단 및 하단부에 장착된 제1인렛 배관(31)과 제1아웃렛 배관(41) 사이에 다수의 튜브(60)가 수직으로 배열되여 장착되고, 또한 제2분할형 챔버(22)의 상단 및 하단부에 장착된 제2인렛 배관(32)과 제2아웃렛 배관(42) 사이에도 다수의 튜브(60)가 수직으로 배열을 이루면서 장착되며, 또한 제3분할형 챔버(23)의 상단 및 하단부에 장착된 제3인렛 배관(33)과 제3아웃렛 배관(43) 사이에도 다수의 튜브(60)가 수직으로 배열을 이루며 장착된다.

따라서, 폐열원(메인엔진, 보조엔진, 그 밖의 발전설비 등)으로부터 배출되는 폐열 배기가스가 제1인렛 배관(31)을 비롯한 제2 및 제3인렛 배관(32,33)을 통하여 유입되어, 다수의 튜브(60)의 내부를 흐르게 되면서 튜브(60)의 외부에 존재하는 물과 열교환을 하게 된 후, 제2아웃렛 배관(41)을 비롯한 제2 및 제3아웃렛 배관(42,43)을 통하여 배출된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는 첨부한 도 2a 내지 도 2c에서 보는 바와 같이, 상기 3개 이상의 분할형 챔버 중 선택된 2개의 분할형 챔버간에는 구분벽을 가로지르면서 오일 연소용 연소로(70)가 더 장착되는 바, 이 오일 연소용 연소로(70)는 튜브(60)를 지나는 폐열 배기가스에 의하여 물의 스팀 생성량이 충분치 않을 때, 별도로 오일을 연소시켜 스팀 생성량을 보충하는 역할을 한다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 제2분할형 챔버(22)와 제3분할형 챔버(23)내에는 튜브(60)의 갯수가 적게 배열되어 튜브(60)내의 폐열 배기가스와 튜브 밖의 물 간의 열교환 효율이 떨어질 수 있는 점을 감안하여, 상기 연소로(70)는 제2분할형 챔버(22)와 제3분할형 챔버(23)에 인접하여 설치하도록 한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 오일 연소용 연소로(70)는 제2분할형 챔버(22)와 제3분할형 챔버(23)를 구분하는 제2구분벽(52)을 가로지르면서 제2분할형 챔버(22)와 제3분할형 챔버(23)의 공간을 공유하며 장착된다.

이때, 상기 오일 연소용 연소로(70)의 상부에는 오일 연소시 배출가스를 배출시키는 연도(UPTAKE, 72)가 설치된다.

한편, 첨부한 도 3a 내지 도 3c에 나타낸 바와 같이, 상기 분할형 챔버를 구분하는 제1구분벽(51)의 벽면과 연소로(70) 간의 간격은 제작가능 여유의 편리성을 위해 100mm 이상으로 이격되게 하는 것이 바람직하다.

또한, 첨부한 도 4a 및 도 4b에 나타낸 바와 같이, 상기 각 분할형 챔버(20) 내부에는 폐열 배기가스의 원활한 흐름을 위한 다수의 안내 베인(74)이 등간격을 이루며 수직으로 배열되어 장착된다.

또한, 첨부한 도 5a 및 도 5b에 나타낸 바와 같이, 상기 3개 이상의 각 분할형 챔버(20) 표면 즉, 제1 내지 제3분할형 챔버(21,22,23)의 각 외표면에는 챔버내 접근 및 정비점검을 위한 점검용 도어(76)가 개폐 가능하게 장착된다.

여기서, 상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 멀티 인렛 복합 보일러에 대한 작동 흐름을 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 상기와 같이 분할된 보일러 바디(10)내의 제1 내지 제3분할형 챔버(21,22,23)내에 스팀의 생성을 위한 물이 채워진 상태에서, 폐열원(메인엔진, 보조엔진, 그 밖의 발전설비 등)으로부터 배출되는 고온의 폐열 배기가스가 인렛 배관(30)의 제1인렛 배관(31)을 비롯한 제2 및 제3인렛 배관(32,33)을 통하여 유입된 후, 분할형 챔버(20)의 제1 내지 제3분할형 챔버(021,22,23)내에 배열되어 설치된 튜브(60)내를 흐르게 된다.

예를 들면, 메인 엔진으로부터의 폐열 배기가스는 제1분할형 챔버(21)내에 수직으로 배열된 튜브(60)내를 흐르고, 보조 엔진으로부터의 폐열 배기가스는 제2분할형 챔버(22)내에 수직으로 배열된 튜브(60)내를 흐르게 되며, 그 밖의 다른 발전설비로부터 배출된 폐열 배기가스는 제3분할형 챔버(23)내에 수직으로 배열된 튜브(60)내를 흐르게 된다.

이렇게, 폐열원으로부터의 폐열 배기가스가 다수의 튜브(60)의 내부를 흐르게 되면, 튜브(60)의 외부에 있는 물과 열교환을 하게 되어 물이 가열되므로 스팀이 생성되며, 생성된 스팀은 증기터빈을 구동하여 전력을 얻거나 난방용으로 사용하는데 활용된다.

연이어, 각 튜브(60)내를 흐르면서 열교환을 마친 폐열 배기가스는 제2아웃렛 배관(41)을 비롯한 제2 및 제3아웃렛 배관(42,43)을 통하여 외부로 배출된다.

한편, 각 튜브(60)내를 흐르는 폐열 배기가스에 의하여 원하는 수준만큼의 스팀이 생성되지 않는 경우에는 상기 오일 연소용 연소로(70)에서 오일 연소가 이루어지도록 함으로써, 연소로(70) 주변의 물을 가열하여 스팀 생성량을 보충할 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 보일러 바디의 내부 챔버를 여러개로 분할하고, 분할된 각 챔버내의 튜브에서 메인 엔진 및 보조 엔진을 비롯하여 다수의 발전설비 시스템의 폐열 배기가스를 모두 수용할 수 있도록 함으로써 보다 많은 스팀의 생성 및 공급이 가능하게 되므로, 기존 대비 시공상의 어려움과 시공 설치비 및 인건비를 절약할 수 있을 뿐만 아니라 기존에 대기중에 버려지던 보조 엔진의 폐열까지 모두 하나의 보일러로 회수하여 활용할 수 있다.

10 : 보일러 바디 20 : 분할형 챔버
21 : 제1분할형 챔버 22 : 제2분할형 챔버
23 : 제3분할형 챔버 30 : 인렛 배관
31 : 제1인렛 배관 32 : 제2인렛 배관
33 : 제3인렛 배관 40 : 아웃렛 배관
41 : 제1아웃렛 배관 42 : 제2아웃렛 배관
43 : 제3아웃렛 배관 50 : 구분벽
51 : 제1구분벽 52 : 제2구분벽
60 : 튜브 70 : 연소로
72 : 연도 74 : 안내 베인
76 : 점검용 도어

Claims

보일러 바디(10)와;
상기 보일러 바디(10)의 물이 채워지는 내부 챔버내에 장착되어 내부 챔버를 분할하여 분할형 챔버(20)를 형성하는 구분벽(50)과;
상기 분할형 챔버(20)내의 상단부 및 하단부에 각각 장착되는 인렛 배관(30) 및 아웃렛 배관(40)과;
상기 분할형 챔버(20)의 내부에서 인렛 배관(30)과 아웃렛 배관(40) 사이에 수직으로 배열 장착되어, 메인 엔진 및 보조 엔진을 비롯한 여러 배기가스 배출원으로부터의 폐열 배기가스가 흐르도록 한 다수의 튜브(60);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 멀티 인렛 복합 보일러.
청구항 1에 있어서,
상기 분할형 챔버(20)는 3개의 분할형 챔버(21,22,23)로 형성되며, 이 중에서 2개의 분할형 챔버(22,23) 사이에는 제2구분벽(52)을 가로지르면서 오일 연소용 연소로(70)가 더 장착되고, 이 연소로(70)의 상단부에는 연도(72)가 설치되는 것을 특징으로 하는 멀티 인렛 복합 보일러.
청구항 2에 있어서,
상기 분할형 챔버(21)를 형성하는 제1구분벽(51)과 오일 연소용 연소로(70) 간의 간격은 제작가능 여유의 편리성을 위해 100mm 이상으로 이격되도록 한 것을 특징으로 하는 멀티 인렛 복합 보일러.
청구항 1에 있어서,
상기 분할형 챔버(20)는, 내부 챔버를 절반으로 나누며 장착되는 제1구분벽(51)에 의하여 내부 챔버의 절반 공간을 차지하는 제1분할형 챔버(21)와;
제1분할형 챔버(21)를 제외한 공간을 다시 이등분하며 장착되는 제2구분벽(52)에 의하여 두 개의 공간으로 분할되는 제2분할형 챔버(22) 및 제3분할형 챔버(23);로 형성된 것을 특징으로 하는 멀티 인렛 복합 보일러.
청구항 4에 있어서,
상기 제2분할형 챔버(22) 및 제3분할형 챔버(23)의 상단부에는 각각 동일한 직경의 제2인렛 배관(32) 및 제3인렛 배관(33)이 장착됨과 함께 하단부에는 제2아웃렛 배관(42) 및 제3아웃렛 배관(43)이 장착되고, 상기 제1분할형 챔버(21)의 상단부 및 하단부에는 제2 및 제3분할형 챔버(22,23)에 적용된 인렛 및 아웃렛 배관에 비하여 더 큰 직경을 갖는 제1인렛 배관(31) 및 제1아웃렛 배관(41)이 장착된 것을 특징으로 하는 멀티 인렛 복합 보일러.
청구항 2에 있어서,
상기 3개의 분할형 챔버(21.22.23)의 내부에는 폐열 배기가스의 원활한 흐름을 위한 다수의 안내 베인(74)이 수직으로 배열되어 장착된 것을 특징으로 하는 멀티 인렛 복합 보일러.
청구항 2에 있어서,
상기 3개의 분할형 챔버(21,22,23)의 표면에는 점검용 도어(76)가 개폐 가능하게 장착된 것을 특징으로 하는 멀티 인렛 복합 보일러.