KR20180053837A - 다단식 보일러용 열교환 기구 - Google Patents

다단식 보일러용 열교환 기구 Download PDF

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KR20180053837A
KR20180053837A KR1020160150875A KR20160150875A KR20180053837A KR 20180053837 A KR20180053837 A KR 20180053837A KR 1020160150875 A KR1020160150875 A KR 1020160150875A KR 20160150875 A KR20160150875 A KR 20160150875A KR 20180053837 A KR20180053837 A KR 20180053837A
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정-랑 린
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썬큐 컴퍼니 엘티디.
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Abstract

본 발명에 따른 다단식 보일러용 열교환 기구는 연소로 및 적어도 하나의 보일러 세트를 갖도록 구성된다. 연소로는 열원을 생성하는 역할을 하며, 기저 연소실 및 고온 공기용 통로를 갖도록 구성된다. 적어도 하나의 보일러 세트는 연소로와 연결되며, 이들은 각각 예열기 및 보일러를 갖도록 구성된다. 예열기는 연소로에 인접 배치되며, 고온 공기용 통로와 연결되고 연통함으로써, 예열기로 유입되는 열원의 온도를 조절하도록 구성된다. 보일러는 직립 배치식 실린더로 구성되고, 예열기와 연결되며, 전도관 및 교환 튜브를 갖도록 구성된다. 전도관은 보일러 위에 배치되는 한편 보일러와 연통함으로써, 열원이 보일러로 유입될 수 있도록 구성된다. 교환 튜브는 보일러 내에 배치되며, 보일러 내에서 열원과 열 교환을 수행하기 위한 교환 매체를 갖도록 구성된다.

Description

다단식 보일러용 열교환 기구 {MULTISTAGE BOILER HEAT EXCHANGE APPARATUS}
본 발명은 보일러용 열교환 기구, 더욱 자세하게는 이의 사용에 의해 연소 효율을 향상시킬 수 있고, 서비스 수명을 증가시킬 수 있는 한편, 비용의 절감이 가능한 다단식 보일러용 열교환 기구에 관한 것이다.
종래의 보일러용 열교환 기구는 산업 공정에서 널리 사용되어 왔으며, 냉각, 가열 또는 폐열 회수 등의 용도로 이용될 수 있다. 종래의 보일러용 열교환 기구는 연소로 및 보일러를 포함하도록 구성된다. 연소로는 연료의 연소후 열원을 생성할 수 있고, 보일러는 연소로와 연결되어 연소로에서 생성된 열원을 수용함으로써 열교환 기능을 수행하도록 구성된다. 종래의 보일러용 열교환 기구의 보일러는 단일 코일식 튜브형 보일러로서, 종적(수평)으로 배치되며, 연소로에서 생성된 열에 의해 코일식 튜브형 보일러 내의 액체나 가스를 가열시킴으로써 온수, 증기 또는 다른 교환 매체를 생성할 수 있도록 구성된다.
종래의 보일러용 열교환 기구는 열교환에 대한 기능을 제공할 수 있으나, 연소로에서 생성된 열원의 온도가 높아 코일식 튜브형 보일러의 튜브를 직접 손상시킬 수 있으므로, 이에 의해 코일식 튜브형 보일러의 수명을 단축시킬 수 있다. 또한, 열원의 높은 온도로 인해, 열원의 가스를 이송하는 데 사용되는 파이프를 내화성 재료로 제조해야 할 수 있으므로, 이에 의해 비용 증가는 물론, 추가의 열 손실을 유발할 수 있다. 또한, 코일식 튜브형 보일러가 종적으로 배치되고, 연소후 생성된 애쉬가 코일식 튜브형 보일러 내에 용이하게 축적됨으로 인해, 보일러가 막혀 버리는 사태를 야기할 수도 있다. 따라서, 종래의 보일러용 열교환 기구는 가동 중에 정기적으로 가동을 중단시켜 코일식 큐브형 보일러의 튜브를 소제해야 하므로, 이에 따라 가동 비용이 증가될 수 있다.
이러한 단점들을 극복하기 위해, 본 발명은 상기 언급한 문제들을 미연에 방지할 수 있는 다단식 보일러용 열교환 기구를 제공한다.
본 발명의 주된 목적은 보일러용 열교환 기구, 더욱 자세하게는 이의 사용에 의해 연소 효율을 향상시킬 수 있고, 서비스 수명을 증가시킬 수 있는 한편, 비용의 절감이 가능한 다단식 보일러용 열교환 기구를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 다단식 보일러용 열교환 기구는 연소로 및 적어도 하나의 보일러 세트를 갖도록 구성된다. 연소로는 연료를 연소시킴으로써 열원을 생성하는 역할을 하며, 기저 연소실 및 고온 공기용 통로를 갖도록 구성된다. 연소실은 연소로의 하단에 배치되며, 고온 공기용 통로는 연소로의 상단에 배치된다. 적어도 하나의 보일러 세트는 연소로와 연결되며, 각각 예열기 및 보일러를 갖도록 구성된다. 예열기는 연소로에 인접 배치되며, 고온 공기용 통로와 연결되고 연통함으로써 예열기로 유입되는 열원의 온도를 조절하도록 구성된다. 보일러는 직립 배치식 실린더로 구성되며, 예열기와 연결되고 전도관 및 교환 튜브를 갖도록 구성된다. 전도관은 보일러 위에 배치되는 한편 보일러와 연통함으로써, 열원이 예열기를 거쳐 보일러로 유입될 수 있도록 구성된다. 교환 튜브는 보일러 내에 배치되며, 보일러로 유입되는 열원과 열 교환을 수행하기 위한 교환 매체를 갖도록 구성된다.
본 발명의 다른 목적, 이점 및 특징들은 첨부된 도면의 참조와 함께 다음의 상세한 설명에서 보다 명백해질 것이다.
본 발명에 따라, 연소 효율을 향상시킬 수 있고, 서비스 수명을 증가시킬 수 있는 한편, 비용의 절감이 가능한 다단식 보일러용 열교환 기구가 제공된다.
도 1은 본 발명에 따른 다단식 보일러용 열교환 기구에 대한 측면 사시도이다.
도 2는 도 1의 다단식 보일러용 열교환 기구에 대한 확대된 측면 사시도이다.
도 3은 도 1의 다단식 보일러용 열교환 기구에 대한 또 다른 확대된 측면 사시도이다.
도 4는 도 1의 다단식 보일러용 열교환 기구의 작동 흐름을 도시하는 확대된 측면 사시도이다.
도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명에 따른 다단식 보일러용 열교환 기구는 연소로(10) 및 적어도 하나의 보일러 세트(20)를 갖도록 구성된다.
연소로(10)는 직립으로 배치되며, 연료를 연소시킴으로써 열원을 생성하는 역할을 하고, 하단, 상단, 기저 연소실(11), 고온 공기용 통로(12), 이송 유닛(13) 및 애쉬 탱크(16)를 갖도록 구성된다. 기저 연소실(11)은 연소로(10)의 하단에 배치된다. 고온 공기용 통로(12)는 연소로(10)의 상단에 배치된다. 이송 유닛(13)은 연소로(10)의 옆에 배치되며, 연료를 저장하는데 사용되고, 저장 탱크(14) 및 이송 시트(15)를 갖도록 구성된다. 저장 탱크(14)는 연소로(10)의 옆에 배치되며, 곡물에서 벗겨져 나온 곡물 껍질을 저장하는 역할을 하는데, 이들은 바이오매스 연료(biomass fuel)로 사용될 수 있으며, 곡물은 예컨대 쌀, 밀 또는 커피콩 등으로 구성된다. 이송 시트(15)는 저장 탱크(14)의 아래쪽에 장착되며, 연소로(10)와 연결되고, 바이오매스 연료를 저장 탱크(14)로부터 연소로(10)로 이송하는 역할을 한다.
또한, 저장 탱크(14), 이송 시트(15) 및 연소로(10) 사이의 연결은 공지된 방법을 사용하며, 이러한 연결 관계에 대한 세부 내용 및 구조는 상세히 설명되지 않는다. 연소로에서 바이오매스 연료의 연소에 의해 생성된 애쉬나 또는 불완전 연소된 바이오매스에 의해 생성된 애쉬들은, 연소로(10)의 기저 연소실(11)에 함께 축적될 수 있다. 애쉬 탱크(16)는 연소로(10)의 옆에 배치되며, 연소로(10) 내에 생성된 애쉬들을 저장하는 역할을 한다.
적어도 하나의 보일러 세트(20)는 연소로(10)와 연결되며, 각각의 보일러 세트(20)는 예열기(21), 예열기와 연결된 보일러(22) 및 굴뚝관부(23)를 갖도록 구성된다. 예열기(21)는 연소로(10)에 인접 배치되며, 고온 공기용 통로(12)와 연결되는 한편 연통하도록 구성된다. 또한, 예열기(21)로 유입되는 열원의 온도는 예열기(21)에 의해 조절 가능함으로써, 과도한 온도를 가진 열원이 보일러(22)로 바로 유입되어 보일러를 손상시키는 것을 방지하도록 구성된다. 또한, 예열기(21)에 의해 과도한 온도를 가진 열원으로 하여금 보일러(22)를 손상시키지 않도록 함으로써, 보일러(22)의 서비스 수명을 증가시키고, 보일러(22)를 내화성 재료로 제조할 필요가 없도록 하는 한편, 가동 비용을 감소시키고 보일러(22)의 열교환 효율을 증가시킬 수 있다.
또한, 보일러(22)는 하단, 상단, 외표면, 전도관(221) 및 교환 튜브를 갖도록 구성된다. 전도관(221)은 보일러(22)의 하단에 인접한 보일러(22)의 외표면 상에 배치되며, 보일러(22)와 연통함으로써, 연소로(10)에서 생성된 열원이 예열기(21) 및 전도관(221)을 거쳐 보일러(22)로 유입될 수 있도록 구성된다. 교환 튜브는 보일러(22) 내에 배치되며, 보일러(22)로 유입되는 열원과 열 교환을 수행하기 위한 교환 매체를 갖도록 구성된다. 또한, 교환 튜브는 수직으로 배치된 코일식 교환기 튜브로 구성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 전도관(221)은 보일러(22)의 하단에 인접 배치되며, 보일러(22)는 직립 배치식 실린더로 구성된다. 이에 따라, 열원이 전도관(221)을 거쳐 보일러(22)로 유입되면 열원의 유동 방향이 변경되며, 이와 같이 열원의 유동 방향이 변경됨에 따라 애쉬가 열원으로부터 방출될 수 있도록 구성된다(유동 방향의 변경에 의한 방출). 또한, 보일러(22)는 직립으로 셋팅됨으로써 보일러(22)로 유입되는 열원의 유동 속도를 감소시킬 수 있도록 구성된다. 열원의 유동 속도가 감소됨에 따라, 보일러(22)로 유입되는 애쉬들은 열원에 의해 운반될 수 없으므로 열원으로부터 방출될 수 있도록 구성된다(유동 속도의 감소에 의한 방출). 따라서, 보일러(22) 내에 애쉬들이 축적되지 않으므로 애쉬 수거 장치를 보일러(22)에 배치할 필요가 없으며, 이에 따라 적어도 하나의 보일러 세트(20)에 대한 가동 비용을 감소시킬 수 있다. 또한, 보일러(22)는 증기 보일러 또는 온수 보일러로 구성된다.
도 1 및 3을 더 참조하면, 각 보일러 세트(20)의 굴뚝관부(23)는 보일러(22)와 연결되며, 상단, 사이클론 애쉬 수집기(231) 및 배기팬(232)을 갖도록 구성된다. 사이클론 애쉬 수집기(231)는 보일러(22)의 상단에 연결되고 연통함으로써, 열교환을 마친 보일러(22)에서 유출된 열원과 연료 가스를 안내하도록 구성되며, 이에 따라 보일러(22) 내의 과도한 압력에 의해 위험이 초래되는 것을 방지할 수 있다. 배기팬(232)은 사이클론 애쉬 수집기(231)과 연결되며, 적어도 하나의 보일러 세트(22)에서 나와 사이클론 애쉬 수집기(231)로 흐르는 열원 및 연료 가스를 배출시키는 등, 고온 가스를 배출하고 찬 공기를 유입하는 역할을 하는 한편, 본 발명의 다단식 보일러용 열교환 기구를 사용함으로써 안전 계수를 증가시킬 수 있도록 구성된다.
도 1 및 4를 참조하면, 다단식 보일러용 열교환 기구의 가동시, 저장 탱크(14)에 저장된 바이오매스 연료가 이송 유닛(13)의 이송 시트(15)를 통해 연소로(10) 내로 이송되고, 바이오매스 연료가 연소로(10)에서 연소됨으로써 열원 및 애쉬를 생성하도록 구성된다. 열원은 고온 공기용 통로(12)를 통해 예열기(21)로 유입되며, 애쉬들은 기저 연소실(11)에 축적되고 애쉬 탱크(16) 내에 수집되도록 구성된다. 예열기(21)는 열원의 온도를 조절할 수 있도록 구성되며, 이에 의해 과도한 온도를 가진 열원이 보일러(22)로 직접 유입되어 보일러(22)를 손상시키는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 이에 의해 보일러(22)의 서비스 수명을 증가시키고 보일러(22)를 내화성 재료로 제조할 필요가 없도록 하는 한편, 가동 비용을 감소시키고 보일러(22)의 열교환 효율을 증가시킬 수 있다.
도 4를 참조하면, 전도관(221)이 보일러(22)의 하단에 인접 배치되는 한편, 보일러(22)가 직립 배치식 실린더로 구성됨에 따라, 열원이 전도관(221)을 거쳐 보일러(22)로 유입될 때, 열원의 유동 방향이 변경되는데, 이와 같이 열원의 유동 방향이 변경됨에 따라 애쉬들이 열원으로부터 방출될 수 있도록 구성된다(유동 방향의 변경에 의한 방출). 또한 보일러(22)가 직립으로 세팅됨에 따라 보일러(22)로 유입되는 열원의 유동 속도를 감소시킬 수 있으므로, 이와 같이 열원의 유동 속도가 감소됨에 따라, 보일러(22)로 유입되나 열원에 의해 운반할 수 없는 애쉬들이 열원으로부터 방출될 수 있도록 구성된다(유동 속도의 감소에 의한 방출). 따라서, 애쉬들이 보일러(22) 내에 축적되지 않으므로 애쉬 수거 장치를 보일러(22)에 배치할 필요가 없으며, 이에 따라 적어도 하나의 보일러 세트(20)의 가동 비용을 감소시킬 수 있다.
상기 언급된 다단식 보일러용 열교환 기구의 구조 관계와 특징들에 따라. 본 발명에 따른 다단식 보일러용 열교환 기구는 다음과 같은 장점을 갖는다.
1. 예열기(22)가 보일러(22)와 연소로(10)의 사이에 배치됨으로써 열원의 온도에 대한 완충 효과를 제공하며, 이에 따라 바이오매스 연료의 연소에 의해 생성된 과도한 온도를 가진 열원이 보일러(22)에 직접 손상주는 것을 방지하고, 각 보일러 세트(20)의 보일러(22)의 제조에 내화성 재료를 사용할 필요가 없게 하며, 다단식 보일러용 열교환 기구의 열교환 효율 및 연소 효율을 향상시킬 수 있다.
2. 적어도 하나의 보일러 세트(20)가 예열기(21) 및 보일러(22)를 갖도록 구성됨으로써, 연소로(10)에서 생성된 과도한 온도를 가진 열원이 보일러(22)의 교환 튜브를 직접 가열하는 것을 방지하고, 이에 따라 이러한 과도한 온도에 의해 교환 튜브가 손상되는 것을 방지하는 한편, 교환 튜브 및 보일러(22)의 서비스 수명을 증가시킬 수 있다.
3. 다단식 보일러용 열교환 기구의 가동시, 연소로(10)와 보일러(22)의 사이에 배치된 예열기(21)에 의해 열원의 온도에 대한 완충 및 예열 기능을 제공할 수 있도록 구성된다. 그리고, 적어도 하나의 보일러 세트(20)의 보일러(22)를 내화성 재료를 사용하여 제작할 필요가 없도록 함으로써 다단식 보일러용 열교환 기구의 가동 비용을 감소시킬 수 있다. 또한, 전도관(221)이 보일러(22)의 하단에 인접 배치되는 한편, 보일러(22)를 직립 배치식 실린더로 구성함으로써, 열원이 예열기(21)를 거쳐 보일러(22)로 유입될 때 열원의 유동 방향이 변경되는데, 이에 의해 애쉬들이 열원으로부터 방출되게 할 수 있다(유동 방향의 변경에 의한 방출). 또한 보일러(22)가 직립으로 세팅됨에 따라 보일러(22)로 유입되는 열원의 유동 속도를 감소시킬 수 있으므로, 이에 의해 애쉬들이 또한 열원으로부터 방출되게 할 수 있다(유동 속도의 감소에 의한 방출). 따라서, 보일러(22) 내에 애쉬들이 축적되지 않으므로 애쉬 수거 장치를 보일러(22)에 배치할 필요가 없으며, 이에 따라 적어도 하나의 보일러 세트(20)의 가동 비용을 감소시킬 수 있다.
상기 설명에서 본 발명의 구조 및 특징에 대한 세부 사항과 함께 본 발명의 다양한 특징 및 장점들이 설명되었을지라도, 이들은 단지 예시적인 것이다. 첨부된 청구 범위에서 표현된 넓고 일반적인 의미의 용어들에 의해 나타낸 전체 범위까지 본 발명의 원리 내에서 형상, 크기 및 부품 배치 등의 세부 내용에 대해 많은 변화와 수정이 가능하다.

Claims (9)

  1. 연소로; 및 적어도 하나의 보일러 세트;를 포함하는 다단식 보일러용 열교환 기구에 있어서,
    연소로는 연료의 연소에 의해 열원을 생성하도록 구성되고, 하단; 상단; 기저 연소실; 및 고온 공기용 통로;를 갖도록 구성되며,
    기저 연소실은 연소로의 하단에 배치되고, 고온 공기용 통로는 연소로의 상단에 배치되며,
    적어도 하나의 보일러 세트는 연소로와 연결되고, 각 보일러 세트는 예열기; 및 보일러;를 갖도록 구성되며,
    예열기는 연소로에 인접 배치되고 연소로의 고온 공기용 통로와 연결되는 한편 연통함으로써, 예열기로 유입되는 열원의 온도를 조절하도록 구성되고,
    보일러는 직립 배치식 실린더로 구성되고, 예열기와 연결되며, 하단; 상단; 외표면; 전도관; 및 교환 튜브;를 갖도록 구성되고,
    전도관은 보일러의 하단에 인접한 보일러의 외표면 상에 배치되며, 보일러와 연통함으로써 연소로에서 생상된 열원이 예열기 및 전도관을 거쳐 보일러로 유입될 수 있게 하고,
    교환 튜브는 보일러 내에 배치되며, 보일러로 유입되는 열원과 열교환을 수행하기 위한 교환 매체를 갖도록 구성되는
    다단식 보일러용 열교환 기구.
  2. 제 1항에 있어서,
    연소로는 연소로의 옆에 배치되고 연료를 저장하기 위한 이송 유닛을 갖도록 구성되고, 이송 유닛은 저장 탱크; 및 이송 시트;를 갖도록 구성되며,
    저장 탱크는 연소로의 옆에 배치되고 연료를 저장하는 기능을 하며,
    이송 시트는 저장 탱크의 아래쪽에 장착되고 연소로와 연결됨으로써, 연료를 저장 탱크로부터 연소로로 이송시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는
    다단식 보일러용 열교환 기구.
  3. 제 2항에 있어서,
    연소로는 연소로의 옆에 배치되는 애쉬 탱크를 갖도록 함으로써, 연료의 연소에 의해 연소로에서 생성된 애쉬들을 저장하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
    다단식 보일러용 열교환 기구.
  4. 제 3항에 있어서,
    각 보일러 세트는 굴뚝관부를 갖도록 구성되고, 굴뚝관부는 적어도 하나의 보일러 세트의 보일러와 연결되며, 상단; 사이클론 애쉬 수집기; 및 배기팬;을 갖도록 구성되고,
    사이클론 애쉬 수집기는 보일러의 상단과 연결되는 한편 연통함으로써, 열교환을 마친 보일러에서 유출된 열원과 연료 가스를 안내하도록 구성되며,
    배기팬은 사이클론 애쉬 수집기와 연결되고, 적어도 하나의 보일러 세트에서 나와 사이클론 애쉬 수집기로 흐르는 열원 및 연료 가스를 배출시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는
    다단식 보일러용 열교환 기구.
  5. 제 1항 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 보일러 세트의 보일러에 배치된 교환 튜브는 수직으로 배치된 코일식 교환기 튜브로 구성되는 것을 특징으로 하는
    다단식 보일러용 열교환 기구.
  6. 제 1항 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 보일러 세트의 보일러는 증기 보일러로 구성되는 것을 특징으로 하는
    다단식 보일러용 열교환 기구.
  7. 제 1항 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 보일러 세트의 보일러는 온수 보일러로 구성되는 것을 특징으로 하는
    다단식 보일러용 열교환 기구.
  8. 제 1항에 있어서,
    연소로는 연소로의 옆에 배치되는 애쉬 탱크를 갖도록 함으로써, 연료의 연소에 의해 연소로에서 생성된 애쉬들을 저장하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
    다단식 보일러용 열교환 기구.
  9. 제 1항 또는 2항에 있어서,
    각 보일러 세트는 굴뚝관부를 갖도록 구성되고, 굴뚝관부는 적어도 하나의 보일러 세트의 보일러와 연결되며, 상단; 사이클론 애쉬 수집기; 및 배기팬;을 갖도록 구성되고,
    사이클론 애쉬 수집기는 보일러의 상단과 연결되는 한편 연통함으로써, 열교환을 마친 보일러에서 유출된 열원과 연료 가스를 안내하도록 구성되며,
    배기팬은 사이클론 애쉬 수집기와 연결되고, 적어도 하나의 보일러 세트에서 나와 사이클론 애쉬 수집기로 흐르는 열원 및 연료 가스를 배출시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는
    다단식 보일러용 열교환 기구.
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