KR20150144625A

KR20150144625A - 퍼니스용 이송관

Info

Publication number: KR20150144625A
Application number: KR1020140073704A
Authority: KR
Inventors: 성민석
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2014-06-17
Filing date: 2014-06-17
Publication date: 2015-12-28
Also published as: US20150362174A1; KR101601433B1; EP2957850A1; US10274193B2; EP2957850B1

Abstract

퍼니스용 이송관이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 퍼니스용 이송관은 수직 상태로 배치되고 유체가 이송되도록 유입구와 유출구가 형성된 바디부를 포함하되, 상기 바디부의 내측 길이 방향을 따라 나선 형태(spiral type)의 다각변으로 연장된 가이드 부; 및 상기 바디부의 길이 방향을 따라 내경이 반복적으로 변화되는 직경 변화부를 포함한다.

Description

퍼니스용 이송관{Transfer pipe for furnace}

본 발명은 화력 발전소의 퍼니스에 설치되는 이송관에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이송관 내부의 수벽(water wall) 높이를 안정적으로 유지시켜 상기 이송관의 변형 및 파손을 최소화 할 수 있는 퍼니스용 이송관에 관한 것이다.

일반적으로 화력 발전소에서 사용되는 퍼니스는 이코노마이저를 통해 한번 가열된 유체가 헤더로 공급되고, 퍼니스의 외측에 장착된 다수개의 이송관을 통해 수직 이동되는 동안 퍼니스에서 전달된 고온의 방사열이 이송관에 전달된다.

이송관은 퍼니스에서 전달된 방사열에 의해 액체 상태의 유체가 스팀으로 상변화되고, 과열기와 재열기를 경유하여 이송될 경우 고온 상태로 상승되어 티빈을 구동시키는 작동 매체로 사용된다.

이와 같이 사용되는 이송관은 퍼니스의 외측에 수직 상태로 다수개가 설치된 상태에서 내부에 유체가 이송될 경우 액체 상태에서 스팀 상태로 상 변화가 이루어지는 구간에서 급격한 온도 상승으로 인해 파손이 발생되거나 변형이 유발되는 문제점이 있었다.

이와 같은 현상이 발생되는 이유는 이송관의 내측을 따라 이송되는 유체에 의해 생성되는 수벽(water wall)의 높이가 상대적으로 낮은 위치에서 형성되면서 스팀으로 상 변화 이루어지는 구간에서 급격한 온도 변화가 안정적으로 유지되지 못하기 때문이다.

또한 유체 또는 증기가 이송관을 따라 이송되는 경우 상기 이송관의 내측면과 맞닿는 면적 증가로 인한 마찰력이 커지면서 이송관으로 유체를 공급하기 위한 가압펌프의 용량이 증가되는 문제점이 유발되었다.

대한민국 공개특허 제2014-0056079호 (공개일: 2014년 5월 9일)

본 발명의 실시 예들은 이송관을 통해 이송되는 유체의 마찰이 최소화된 상태로 유체를 이송시켜 상대적으로 높은 위치까지 수벽(water wall)을 형성할 수 있는 이송관을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 수직 상태로 배치되고 유체가 이송되도록 유입구와 유출구가 형성된 바디부를 포함하되, 상기 바디부의 내측 길이 방향을 따라 나선 형태(spiral type)의 다각변으로 연장된 가이드 부; 및 상기 바디부의 길이 방향을 따라 내경이 반복적으로 변화되는 직경 변화부를 포함한다.

상기 이송관은 내측 단면 형상이 다각형으로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 직경 변화부는 바디부의 내측 길이 방향을 따라 라운드진 상태로 돌출된다.

상기 가이드 부는 바디부의 내측 길이 방향을 따라 360도 연장된 상태를 1주기로 가정할 때 이송관의 길이 방향 전체에서 동일 주기로 반복된 것을 특징으로 한다.

상기 가이드 부는 유입구에서 바디부의 내측 길이 방향을 따라 액체 상태로 유지되는 제1 구간에 제1 주기로 연장된 제1 가이드 부; 상기 제1 구간에서부터 상측을 향해 제2 주기로 연장되고 액체와 기체의 2상(two phase) 상태가 유지되는 제2 구간에 형성된 제2 가이드 부; 상기 제2 구간에서부터 유출구를 향해 제3 주기로 연장되고 기체 상태로 유지되는 제3 구간에 형성된 제3 가이드 부를 포함한다.

상기 제2 가이드 부는 상기 제1 가이드 부의 제1 주기보다 상대적으로 짧은 제2 주기를 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 가이드 부는 상기 제1 구간에서는 내주면이 N각형으로 형성되고, 상기 제2 구간에서는 N-1각형 형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 제1 내지 제3 가이드 부는 제1 경사각과 제2 경사각 및 제3 경사각을 갖고 경사지게 연장되되, 상기 제2 경사각이 제1 경사각에 비해 상대적으로 증가된 경사각으로 연장된 것을 특징으로 한다.

상기 가이드 부는 이송관의 길이 방향을 따라 상측으로 이송되는 유체의 유속 증가를 위해 다각변에 형성된 분기 유로를 포함한다.

상기 분기 유로는 이송관의 내측 길이 방향을 따라 나선 형태로 이송되는 방향을 향해 경사진 것을 특징으로 한다.

상기 분기 유로는 상기 제1 구간과 제2 구간에 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 분기유로는 상기 제2 구간에만 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시 예에 의한 퍼니스용 이송관은 수직 상태로 배치되고 유체가 이송되도록 유입구와 유출구가 형성된 바디부를 포함하되, 상기 바디부는 단면 형상이 다각형으로 형성되고 바디부의 길이 방향을 따라 나선 형태(spiral type)의 제1 내지 제N개의 다각변으로 연장된 가이드 부; 상기 다각변과 이웃한 다각변의 길이 방향을 따라 바디부의 내측을 향해 형성된 라운드 부; 및 상기 바디부의 길이 방향을 따라 내경이 반복적으로 변화되는 직경 변화부를 포함한다.

상기 가이드 부는 바디부의 내측 길이 방향을 따라 360도 연장된 상태를 제1 주기로 가정할 때 유입구에서부터 액체 상태로 유지되는 제1 구간에 형성된 제1 가이드 부; 상기 제1 구간에서부터 상측을 향해 제2 주기로 연장되고 액체와 기체의 2상(two phase) 상태가 유지되는 제2 구간에 형성된 제2 가이드 부; 상기 제2 구간에서부터 유출구를 향해 제3 주기로 연장되고 기체 상태가 유지되는 제3 구간에 형성된 제3 가이드 부를 포함한다.

상기 분기유로는 상기 제2 구간에 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예들은 퍼니스를 통해 고온의 방사열이 이송관으로 전도되는 경우에도 파손 및 변형으로 인한 고장을 예방하여 장기간 안정적으로 사용할 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 이송관을 통해 이송되는 유체의 저항을 최소화시켜 상대적으로 높은 위치까지 수벽(water wall)을 형성시키고, 이송관에서 유체와 직접적인 마찰이 이루어지는 내측면과의 마찰을 최소화시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 퍼니스용 이송관을 확대 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 퍼니스용 이송관의 구간별 상세 단면도 및 이에 따른 이송관 내벽의 온도 변화와 스팀량을 함께 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1,2 가이드 부의 실시 예를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 내지 제3 가이드 부의 각도 변화를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 퍼니스용 이송관에 형성된 분기 유로를 간략히 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 퍼니스용 이송관을 도시한 사시도.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 퍼니스용 이송관의 구간별 상세 단면도.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 퍼니스용 이송관에 형성된 분기 유로를 도시한 도면.

본 발명의 일 실시 예에 따른 퍼니스용 이송관에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하면, 퍼니스용 이송관(1)은 일 예로 화력 발전소의 퍼니스(furnace)(2)의 외측에 수직 상태로 설치되며, 내부로 고온 고압의 유체가 공급되어 퍼니스(2)에서 단위 면적을 통해 단위 시간에 이동되는 열량을 증가시키고 바디부(101)의 내측으로 이송되는 유체 사이에 발생되는 마찰력(wall friction)을 최소화시키기 위해 바디부(101)의 내측 길이 방향을 따라 나선 형태(spiral type)의 다각변으로 연장된 가이드 부(100)와, 상기 바디부(101)의 길이 방향을 따라 내경이 반복적으로 변화되는 직경 변화부(200)를 포함한다.

이송관(1)은 퍼니스(2)의 외측에 수직 상태로 배치되고, 유체 또한 바디부(101)의 내측을 따라 나선 형태로 이동이 이루어지는데, 본 실시 예에서는 이송관(1)의 내측 단면 형상이 다각형으로 형성되고 다각변과 다각변 사이에 유체가 이송될 경우 마찰력이 최소화된 상태로 이송이 이루어지므로 보다 높은 수벽(water-wall)이 형성되어 퍼니스(2)에서 발생된 고온의 방사열을 흡수할 수 있다.

이송관(1)은 바디부(101)의 내측이 N각형으로 형성되는데, 특별히 몇 각형으로 한정하지는 않으나 바람직하게는 6각형 이상으로 형성될 수 있다.

직경 변화부(200)는 바디부의 내측 길이 방향을 따라 라운드진 상태로 돌출되고 이송관(1)의 내부에 형성된 다각형 개수와 동일 개수로 형성된다.

예를 들어 이송관(1)이 8각형일 경우 직경 변화부(200) 또한 이송관(1)에 모두 8개가 돌출된다. 이 경우 유체가 다수개의 직경 변화부(200)를 경유하여 상측으로 이송될 경우 바디부(101)의 내측면을 따라 나선 형태로 이송되는 유체의 속도를 증가시키고, 이격된 직경 변화부 사이에 단턱 또는 홈과 같은 경계면이 미형성됨으로써 바디부(101)의 내측면에 대한 마찰력이 상대적으로 감소되어 수벽(wall fraction) 높이를 높게 형성시켜 이송관(1)의 파손 및 변형을 방지한다.

직경 변화부(200)는 바디부(101)의 내측에서 중앙을 향해 타원 형태로 돌출되고 최대로 돌출된 최대 돌출점과, 최저로 돌출된 최저 돌출점을 연결하면 외측이 라운드진 형태로 형성된다.

직경 변화부(200)는 이송관(1)의 내측 중앙을 기준으로 단면을 자를 경우 중앙을 기준으로 좌, 우 대칭되게 형성되어 바디부(101)의 내측을 따라 이송되는 유체의 이동 속도를 향상시킨다.

직경 변화부(200)는 이송관(1)의 길이 방향을 따라 돌출이 반복되며 도면에 도시된 형태로 반드시 한정하지 않는다.

가이드 부(100)는 바디부(101)의 내측 길이 방향을 따라 360도 연장된 상태를 1주기로 가정할 때 이송관(1)의 길이 방향 전체에서 동일 주기로 반복된다.

이와 같이 반복되는 이유는 유체의 이동속도 향상과 마찰력을 최소화시켜 이송관(1)의 특정 높이까지 유체를 이송시키기 위해서이며, 바디부(101)에 형성된 1 주기에 대한 예시는 도면에 도시된 형태로 반드시 한정하지 않고 변경될 수 있으며 발명의 이해를 돕기 위해 일 예로 도시한 것임을 밝혀둔다.

1주기는 바디부(101)의 내측을 따라 소정의 각도로 경사진 상태로 다각변에 유체가 밀착되어 안정적인 수벽이 형성되는 것을 가이드 하는데, 이 경우 유체가 나선 형태로 이송되면서 발생되는 원심력이 증가되어 상대적으로 스팀에 비해 질량이 무거운 액체가 바디부(101)의 내측에 최대한 밀착된 상태로 이동될 수 있다.

이와 같이 이송관(1)의 내측에 1주기로 연장 형성될 경우 유입구(101a)에서 유출구(101b)로 이송되는 유체가 소정의 유속이 안정적으로 유지된 상태로 이송되며 이송관(1)의 내부에서 액체로 존재하는 구간과 액체와 기체로 존재하는 구간 및 스팀 상태의 기체로 존재하는 구간으로 각각 구분된다.

이에 대해 보다 상세하게 설명하면, 가이드 부(100)는 유입구(101a)에서 바디부(101)의 내측 길이 방향을 따라 제1 가이드 부(110)와, 제2 가이드 부(120) 및 제3 가이드 부(130)가 형성된다.

제1 가이드 부(110)는 액체 상태로 유지되는 제1 구간(L1)에 제1 주기로 연장되고, 제2 가이드 부(120)는 제1 구간(L1)에서부터 상측을 향해 제2 주기로 연장되고 액체와 기체의 2상(two phase) 상태가 유지되는 제2 구간(L2)에 형성된다.

제3 가이드 부(130)는 상기 제2 구간(L2)에서부터 유출구(101b)를 향해 제3 주기로 연장되고 기체 상태로 유지되는 제3 구간(L3)에 형성된다.

제1 가이드 부(110)는 유입구(101a)를 기준으로 제1 구간(L1)에 제1 주기로 연장되는데, 상기 제1 구간(L1)은 특별히 특정 길이로 한정하지는 않으나 이송관(1)의 전체 길이를 Nm로 가정할 때 기준으로 도면에 도시된 구간에 해당된다.

제1 구간(L1)은 퍼니스(2)에서 발생된 고온의 방사열이 흡수되는 구간으로서 나선 형태의 다각변이 제1 주기를 갖고 연장되어 유체가 바디부(101)의 내측벽에 밀착된 상태로 원심력이 발생되어 이송이 이루어진다.

제1 구간(L1)에서 이송되는 유체의 흐름은 이송관(1)의 내측에 가압된 상태로 원심력이 발생되고 이로 인해 수벽(WATER WALL)이 형성되며, 다각변을 통해 나선 형태로 이송된다. 또한 유체가 다각변에 면접촉이 이루어지는 면적이 증가되어 상대적으로 마찰이 감소되어 액체 상태의 제1 구간(L1)의 길이가 상대적으로 높아진다.

제2 구간(L2)은 액체 상태로 존재하는 유체가 증기 상태로 상 변화되는 구간으로서, 액체 및 증기의 2상 상태가 유지되고 이송관(1)의 내벽에 수벽이 형성되는데, 증기로 이루어진 제3 구간(L3)에 최대한 가까운 높이까지 연장된다.

예를 들어 이송관(1)이 퍼니스(2)에 설치된 상태에서 고온의 방사열이 바디부(101)의 내측으로 전도될 경우 내벽 온도가 350도의 온도로 제1 구간(L1)에서 제2 구간(L2)까지 수직 상승되고, 후술할 제3 구간(L3)에서 스팀상태로 상변화되어 우측 상부를 향해 상향 이동된다.

제2 구간(L2)은 제1 구간(L1)에 비해 상대적으로 짧은 길이로 연장되고 가이드 부(100)가 제2 주기로 연장된다.

특히 제2 구간(L2)은 수벽이 상대적으로 높게 형성되어 100% 건공기 상태의 스팀 상태를 1.0이라고 할 때 0.95 이상의 건공기 구간까지 안정적으로 수벽을 형성하여 이송관(1)의 파열 및 손상을 방지하여 장기간 퍼니스(2)가 사용되는 경우에도 수리 및 부품 교체로 인한 작동 중지 상태를 예방할 수 있다.

따라서 퍼니스(2)의 열교환 성능 향상과 수리로 인한 경제적 손실이 최소화되어 효율적인 운용이 가능해진다.

제3 구간(L3)은 고온의 스팀 상태가 유지되는 구간으로서 제3 가이드 부(130)가 제3 주기로 연장되며 상기 제3 구간(L3)은 제2 구간(L2)에 비해 상대적으로 길게 연장된다. 고온의 스침은 제3 가이드 부(130)에 의해 나선 형태로 바디부(101)의 내측면에 형성된 다각변에 의해 유출구(101b)로 이동된다.

본 실시 예에 의한 제2 가이드 부(120)는 상기 제1 가이드 부(110)의 제1 주기보다 상대적으로 짧은 제2 주기를 갖는데, 제2 가이드 부(120)는 액체와 기체의 2상(two phase) 상태가 유지되는 구간으로서 제2 구간(L2)을 따라 상측으로 액체와 스팀이 가이드 부(100)를 따라 이송되고, 이때 제2 주기가 제1 주기에 비해 상대적으로 짧은 주기를 갖은 경우 원심력이 증가되어 액체와 스팀이 이동 속도가 증가하게 된다.

따라서 제2 구간(L2)에 형성된 수벽은 상대적으로 높은 위치까지 형성되므로 이송관(1)이 고온의 방사열에 장기간 노출되는 경우에도 파손이 방지되어 이송관(1)의 내구성 향상과 열교환 성능을 상대적으로 증가시킬 수 있다.

가이드 부(100)는 제1 구간 내지 제3 구간별로 서로 상이한 다각형으로 이루어지는데, 일 예로 제1 구간(L1)에서는 내주면이 N각형으로 형성되고, 상기 제2 구간(L2)에서는 N-1각형 형태로 이루어진다.

이와 같이 가이드 부(100)의 다각변 개수가 제2 구간(L2)에서 변경되면 이송관(1)을 따라 이송되는 유체의 원심력이 증가되어 수벽 길이가 상대적으로 증가된다.

예를 들어 제1 구간(L1)은 제1 가이드 부(110)가8각형으로 이루어질 경우 제2 구간(L2)은 7각형으로 이루어져 유체의 원심력을 상대적으로 증가시켜 수벽의 형성 높이를 상대적으로 증가시킬 수 있다.

참고로 제3 구간(L3)은 스팀이 이동되는 구간으로서 제1 구간(L1)과 동일한 8각형으로 제3 가이드 부(130)가 형성될 수 있으며 수벽이 미형성되므로 원심력을 증가시키지 않고 유체가 이송되도록 구성된다.

첨부된 도 4를 참조하면, 제1 내지 제3 가이드 부(130)는 바디부(101)의 내측에 제1 경사각(θ1)과 제2 경사각(θ2) 및 제3 경사각(θ3)을 갖고 경사지게 연장된다.

예를 들면, 제2 경사각(θ2)이 제1 경사각(θ1)에 비해 상대적으로 증가된 경사각으로 연장되며 제1 경사각(θ1)과 제2 경사각(θ2) 및 제3 경사각(θ3)을 특정 각도로 한정하지는 않으나 도면에 도시된 각도로 경사진 것으로 설명한다.

전술한 경사각의 의미는 제1 내지 제3 가이드 부(130)가 바디부(101)의 내측을 따라 나선 형태로 길이 방향을 따라 연장될 경우 수직 상태로 연장되지 않고 소정의 각도로 경사져서 나선 형태로 연장되므로, 상기 경사각에 따라 이송관(1)을 통해 이송되는 유체의 이동속도와 원심력 및 수벽이 형성되는 높이는 변동이 발생된다.

예를 들어 제2 가이드 부(120)에 형성된 제2 경사각(θ2)은 이송관(1)의 내측에서 수벽의 높이 상승을 위해 경사각이 특정 각도로 증가될 수 있으며 이 경우 제2 가이드 부(120)를 따라 나선 형태로 이송되는 액체와 스팀의 원심력 증가와 이동 속도를 증가 및 수벽의 높이 향상을 유도하여 고온의 방사열로 인한 이송관(1)의 파손을 안정적으로 방지할 수 있다.

첨부된 도 5를 참조하면, 가이드 부(100)는 이송관(1)의 길이 방향을 따라 상측으로 이송되는 유체의 유속 증가를 위해 다각변에 형성된 분기 유로(104)를 포함한다. 분기 유로(104)는 전술한 다각변의 개수 변경 및 경사각과 함께 이송관(1)을 통해 이송되는 유체의 속도 향상을 위해 형성되는데, 이웃한 다각변 사이에 경사지게 형성되어 가이드 부(100)를 통해 이송되는 유체의 속도 증가를 도모한다.

분기 유로(104)는 이송관(1)을 따라 이송되는 방향을 향해 경사지며 경사 각도는 45도 이내의 각도로 형성되고, 전술한 제1 내지 제3 경사각(θ3)과 유사한 경사각으로 경사진다.

왜냐하면, 유체의 이동을 나선 형태로 이송관(1)을 따라 안정적으로 이송시키기 위해서이며 이를 통해 원심력 향상과 수벽 높이가 제2 구간(L2)의 특정 높이까지 안정적으로 유지된다.

분기 유로(104)는 이송관(1)의 길이 방향 전체에 형성되지 않고 제1 구간(L1)과 제2 구간(L2)에 형성되어 수막을 특정 높이까지 형성될 수 있도록 함으로써 바디부(101)의 내측으로 이송되는 유체의 이송 속도를 상대적으로 증가 시킬 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 의한 분기 유로(104)는 제2 구간(L2)에만 형성되어 액체와 기체의 2상(two phase) 상태가 유지되는 구간에 대한 수막을 상대적으로 높게 형성시킬 수 있으며, 이를 통해 이송관(1)의 손상을 방지하여 퍼니스(2)에 장기간 설치된 상태로 장기간 사용되는 경우에도 안정적으로 사용할 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 의한 퍼니스용 이송관의 다른 실시 예에 의한 구성에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 6내지 도 7을 참조하면, 퍼니스용 이송관(1a)은 수직 상태로 배치되고 유체가 이송되도록 유입구(101a)와 유출구(101b)가 형성된 바디부(101)를 포함하되, 상기 바디부(101)는 단면 형상이 다각형으로 형성되고 바디부(101)의 길이 방향을 따라 나선 형태(spiral type)의 제1 내지 제N개의 다각변으로 연장된 가이드 부(100); 및 상기 다각변과 이웃한 다각변의 길이 방향을 따라 바디부(101)의 내측을 향해 형성된 라운드 부(140)와, 상기 바디부(101)의 길이 방향을 따라 내경이 반복적으로 변화되는 직경 변화부(200)를 포함한다.

직경 변화부(200)는 전술한 기술적 특징과 동일 하므로 상세한 설명은 생략한다.

본 실시 예는 전술한 실시 예와는 다르게 라운드 부(140)가 형성되어 다각변들 사이에의 마찰 감소를 통해 이송관(1a)을 통해 이송되는 유체의 수벽을 상대적으로 높게 형성할 수 있으며 이를 통해 이송관(1a)으로 유체를 공급하기 위한 가압펌프의 사양이 상대적으로 낮은 가압펌프를 사용할 수 있으므로 경제성이 향상된다.

이를 위해 이송관(1a)은 퍼니스(2)의 외측에 수직 상태로 배치되고, 유체 또한 바디부(101)의 내측을 따라 나선 형태로 이동이 이루어지는데, 본 실시 예에서는 이송관(1)의 내측 단면 형상이 다각형으로 형성되고 다각변에 밀착된 상태로 유체가 이송될 경우 마찰력이 최소화된 상태로 이송이 이루어지므로 보다 높은 수벽(water-wall)이 형성되어 퍼니스(2)에서 발생된 고온의 방사열을 흡수할 수 있다.

이송관(1a)은 바디부(101)의 내측이 N각형으로 형성되는데, 특별히 몇 각형으로 한정하지는 않으나 바람직하게는 6각형 이상 10각형 이내에 형성될 수 있다.

이와 같이 반복되는 이유는 유체의 이동속도 향상과 마찰력을 최소화시켜 이송관(1a)의 특정 높이까지 유체를 이송시키기 위해서이다.

이와 같이 이송관(1a)의 내측에 1주기로 연장 형성될 경우 유입구(101a)에서 유출구(101b)로 이송되는 유체가 소정의 유속이 안정적으로 유지된 상태로 이송되며 이송관(1a)의 내부에서 액체로 존재하는 구간과 액체와 기체로 존재하는 구간 및 스팀 상태의 기체로 존재하는 구간으로 각각 구분된다.

제1 가이드 부(110)는 액체 상태로 유지되는 제1 구간(L1)에 제1 주기로 연장되고, 제2 가이드 부(120)는 제1 구간(L1)에서부터 상측을 향해 제2 주기로 연장되며 액체와 기체의 2상(two phase) 상태가 유지되는 제2 구간(L2)에 형성된다.

제2 구간(L2)은 액체 상태로 존재하는 유체가 증기 상태로 상 변화되는 구간으로서, 액체 및 증기의 2상 상태가 유지되고 이송관(1a)의 내벽에 수벽이 형성되는데, 증기로 이루어진 제3 구간(L3)에 최대한 가까운 높이까지 연장된다.

예를 들어 이송관(1a)이 퍼니스(2)에 설치된 상태에서 고온의 방사열이 바디부(101)의 내측으로 전도될 경우 내벽 온도가 제1 구간(L1)에서 제2 구간(L2)까지 수직 상승되고, 후술할 제3 구간(L3)에서 스팀상태로 상변화된다.

특히 제2 구간(L2)은 수벽이 상대적으로 높게 형성되어 100% 건공기 상태의 스팀 상태를 1.0이라고 할 때 0.95 상태인 건공기 구간까지 안정적인 수벽을 형성하여 이송관(1)의 파열 및 손상을 방지하여 장기간 퍼니스(2)가 사용되는 경우에도 수리 및 부품 교체로 인한 작동 중지 상태를 예방할 수 있다.(도 2 참조)

따라서 제2 구간(L2)에 형성된 수벽은 상대적으로 높은 위치까지 형성되므로 이송관(1a)이 고온의 방사열에 장기간 노출되는 경우에도 파손이 방지되어 이송관(1a)의 내구성 향상과 열교환 성능을 상대적으로 증가시킬 수 있다.

제1 내지 제3 가이드 부(130)는 바디부(101)의 내측에 제1 경사각(θ1)과 제2 경사각(θ2) 및 제3 경사각(θ3)을 갖고 경사지게 연장되되, 전술한 도 4와 유사하므로 도 4를 참조하여 설명한다. 예를 들면 제2 경사각(θ2)이 제1 경사각(θ1)에 비해 상대적으로 증가된 경사각으로 연장되며 제1 경사각(θ1)과 제2 경사각(θ2) 및 제3 경사각(θ3)을 특정 각도로 한정하지는 않으나 도면에 도시된 각도로 경사지는 것으로 설명한다.

첨부된 도 8을 참조하면, 가이드 부(100)는 이송관(1a)의 길이 방향을 따라 상측으로 이송되는 유체의 유속 증가를 위해 다각변에 형성된 분기 유로(104)를 포함한다. 분기 유로(104)는 전술한 다각변의 개수 변경 및 경사각과 함께 이송관(1)을 통해 이송되는 유체의 속도 향상을 위해 형성되는데, 이웃한 다각변 사이에 경사지게 형성되어 가이드 부(100)를 통해 이송되는 유체의 속도 증가를 도모한다.

왜냐하면, 분기 유로(104)의 경사각이 제1 내지 제3 경사각(θ3) 보다 상대적으로 크게 경사질 경우 유체의 이동이 나선 형태로 이송관(1)을 따라 안정적으로 이송될 수 있으며 이를 통해 원심력 향상과 수벽 높이가 제2 구간(L2)의 특정 높이까지 안정적으로 유지된다.

이상, 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

100 : 가이드 부
101 : 바디부
101a, 101b : 유입구, 유출구
110 : 제1 가이드 부
120 : 제2 가이드 부
130 : 제3 가이드 부
L1, L2, L3 : 제1 구간, 제2 구간, 제3 구간
104 : 분기 유로
140 : 라운드 부
200 : 직경 변화부

Claims

수직 상태로 배치되고 유체가 이송되도록 유입구와 유출구가 형성된 바디부를 포함하되,
상기 바디부의 내측 길이 방향을 따라 나선 형태(spiral type)의 다각변으로 연장된 가이드 부; 및
상기 바디부의 길이 방향을 따라 내경이 반복적으로 변화되는 직경 변화부를 포함하는 퍼니스용 이송관.
제1 항에 있어서,
상기 이송관은,
내측 단면 형상이 다각형으로 형성된 것을 특징으로 하는 퍼니스용 이송관.
제1 항에 있어서,
상기 직경 변화부는,
바디부의 내측 길이 방향을 따라 라운드진 상태로 돌출된 퍼니스용 이송관.
제1 항에 있어서,
상기 가이드 부는,
바디부의 내측 길이 방향을 따라 360도 연장된 상태를 1주기로 가정할 때 이송관의 길이 방향 전체에서 동일 주기로 반복된 것을 특징으로 하는 퍼니스용 이송관.
제1 항에 있어서,
상기 가이드 부는,
유입구에서 바디부의 내측 길이 방향을 따라 액체 상태로 유지되는 제1 구간에 제1 주기로 연장된 제1 가이드 부;
상기 제1 구간에서부터 상측을 향해 제2 주기로 연장되고 액체와 기체의 2상(two phase) 상태가 유지되는 제2 구간에 형성된 제2 가이드 부;
상기 제2 구간에서부터 유출구를 향해 제3 주기로 연장되고 기체 상태로 유지되는 제3 구간에 형성된 제3 가이드 부를 포함하는 퍼니스용 이송관.
제5 항에 있어서,
상기 제2 가이드 부는,
상기 제1 가이드 부의 제1 주기보다 상대적으로 짧은 제2 주기를 갖는 것을 특징으로 하는 퍼니스용 이송관.
제5 항에 있어서,
상기 가이드 부는,
상기 제1 구간에서는 내주면이 N각형으로 형성되고, 상기 제2 구간에서는 N-1각형 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 퍼니스용 이송관.
제5 항에 있어서,
상기 제1 내지 제3 가이드 부는,
제1 경사각과 제2 경사각 및 제3 경사각을 갖고 경사지게 연장되되,
상기 제2 경사각이 제1 경사각에 비해 상대적으로 증가된 경사각으로 연장된 것을 특징으로 하는 퍼니스용 이송관.
제1 항에 있어서,
상기 가이드 부는,
이송관의 길이 방향을 따라 상측으로 이송되는 유체의 유속 증가를 위해 다각변에 형성된 분기 유로를 포함하는 퍼니스용 이송관.
제9 항에 있어서,
상기 분기 유로는,
이송관의 내측 길이 방향을 따라 나선 형태로 이송되는 방향을 향해 경사진 것을 특징으로 하는 퍼니스용 이송관.
제5 항 및 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분기 유로는,
상기 제1 구간과 제2 구간에 형성된 것을 특징으로 하는 퍼니스용 이송관.
제5항 및 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분기유로는,
상기 제2 구간에만 형성된 것을 특징으로 하는 퍼니스용 이송관.
수직 상태로 배치되고 유체가 이송되도록 유입구와 유출구가 형성된 바디부를 포함하되,
상기 바디부는 단면 형상이 다각형으로 형성되고 바디부의 길이 방향을 따라 나선 형태(spiral type)의 제1 내지 제N개의 다각변으로 연장된 가이드 부;
상기 다각변과 이웃한 다각변의 길이 방향을 따라 바디부의 내측을 향해 형성된 라운드 부; 및
상기 바디부의 길이 방향을 따라 내경이 반복적으로 변화되는 직경 변화부를 포함하는 퍼니스용 이송관.
제13 항에 있어서,
상기 직경 변화부는,
바디부의 내측 길이 방향을 따라 라운드진 상태로 돌출된 퍼니스용 이송관.
제13 항에 있어서,
상기 가이드 부는,
바디부의 내측 길이 방향을 따라 360도 연장된 상태를 제1 주기로 가정할 때 유입구에서부터 액체 상태로 유지되는 제1 구간에 형성된 제1 가이드 부;
상기 제1 구간에서부터 상측을 향해 제2 주기로 연장되고 액체와 기체의 2상(two phase) 상태가 유지되는 제2 구간에 형성된 제2 가이드 부;
상기 제2 구간에서부터 유출구를 향해 제3 주기로 연장되고 기체 상태가 유지되는 제3 구간에 형성된 제3 가이드 부를 포함하는 퍼니스용 이송관.
제14 항에 있어서,
상기 제2 가이드 부는,
상기 제1 가이드 부의 제1 주기보다 상대적으로 짧은 제2 주기를 갖는 것을 특징으로 하는 퍼니스용 이송관.
제14 항에 있어서,
상기 가이드 부는,
상기 제1 구간에서는 내주면이 N각형으로 형성되고, 상기 제2 구간에서는 N-1각형 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 퍼니스용 이송관.
제13 항에 있어서,
상기 가이드 부는,
이송관의 길이 방향을 따라 상측으로 이송되는 유체의 유속 증가를 위해 다각변에 형성된 분기 유로를 포함하는 퍼니스용 이송관.
제15 항 및 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분기 유로는,
상기 제1 구간과 제2 구간에 형성된 것을 특징으로 하는 퍼니스용 이송관.
제15 항 및 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분기유로는,
상기 제2 구간에 형성된 것을 특징으로 하는 퍼니스용 이송관.