KR20180063659A - 플래튼 수퍼 헤더의 튜브 밀봉구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제작성 향상과 제작원가 절감, 헤더와 튜브의 보수 편의, 단열재의 열화 감축, 내화형 밀봉박스의 유지 보수 편의형 플래튼 수퍼 헤드의 튜브 밀봉구조를 제공하려는 것으로서, 유입 헤더와 유출 헤더에 각기 소속된 열교환용 튜브 다발과, 인접한 루프 튜브간의 상부에 상기 튜브 다발이 수직으로 관통한 채로 지지하는 내화형 밀봉박스, 튜브 다발을 둘러 싸서 실링하는 벨로우즈, 튜브 다발용 단열재로 이뤄진 플래튼 수퍼 헤더에 있어서, 단열재는 내화형 밀봉박스의 상단에서 유입 헤더의 아래로부터 한참 떨어진 일정한 높이만큼만 각 튜브 다발을 보온하도록 설치하고, 각 단열재의 겉에는 그 만한 높이의 벨로우즈를 둘러 실링한 플래튼 수퍼 헤드의 튜브 밀봉구조; 단열재와 벨로우즈에 의한 실링범위에서 제외해 노출시킨 내화형 밀봉박스로 대체한 플래튼 수퍼 헤드의 튜브 밀봉구조를 특징으로 한다.

Description

플래튼 수퍼 헤더의 튜브 밀봉구조{Tube sealing structure of platen super header}

본 발명은 플래튼 수퍼 헤더의 튜브 밀봉구조에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 플래튼 수퍼 헤더에 대한 제작성 향상과 제작원가 절감, 헤더와 튜브의 보수 편의, 단열재의 열화 감축, 내화형 밀봉박스의 유지 보수 편의를 향상시키기 위한 것이다.

일반적으로 발전용 보일러에서 증기는 주 수퍼 헤더 플래튼 헤더 최종 수퍼 헤더의 순으로 흐르며, 최종 수퍼 헤더의 아웃렛 헤더를 통하여 생성된 증기가 터빈으로 공급된다. 전열면적이 큰 전열판에 의해 형성되는 가열 유체용 유로와 피가열 유체용 유로로 온도차가 있는 유체가 흐르게 하여 각 유체들 간에 열교환이 이뤄지게 하는 플래튼 수퍼 히터는 열교환 효율이 높고, 소형화 및 경량화가 가능하며, 통상의 판형 열교환기(등록특허 제10-0305865호, 공개특허공보 제10-2015-0088151호)와 일맥 상통한다.

로의 내부에 장착되어 외부로 통하는 유관 구성요소는 화염 및 연소가스가 외부로 유출되지 않도록 밀봉되어야 하며, 플래튼 수퍼 헤더도 예외가 아니다. 플래튼 수퍼 헤더는 튜브와 헤더의 내부를 흐르는 증기(450 내외)의 열손실을 방지하기 위하여 단열재로 보온한다.

기존의 플래튼 수퍼 헤더는, 도 1에서 보듯이, 루프 튜브(1)의 위쪽에서 유입 헤더(2) 또는 유출 헤더(3)의 단면 중심에 이르기까지 케이싱(4)을 씌워 보호하고, 케이싱(4)의 겉에 벨로우즈(5)를 둘러 붙여 케이싱을 안정시킨 구조인 데, 케이싱의 부피가 커 플래튼 수퍼 헤더의 제작원가가 높고, 제작도 더뎠다.

케이싱(4)의 외면은 모두 단열재(6)로 보온했는데, 운전 중에 유입 헤더(2)나 유출 헤더(3), 튜브(7) 등에 하자가 발생한 경우에는 케이싱과 단열재를 제거하고 보수, 수리해야 하기 때문에 헤더와 튜브의 보수, 수리작업의 애로가 컸다. 또, 케이싱 외부에 씌운 단열재는 고온의 케이싱에 직접 노출되어 열화도 막심했다.

한편, 도 2에서 보듯이, 케이싱 내에는 루프 튜브(1) 사이를 수직으로 관통하는 튜브(7)의 유동을 방지하는 기능을 겸한 내화형 밀봉박스(8)가 설치되어 있는 데, 이 내화형 밀봉박스 부위에 문제가 발생했을 때 내화밀봉박스의 보수도 케이싱과 단열재의 부분을 제거하는 것이 필연적이라 어려움이 컸다.

보일러 운전 시 내화형 밀봉박스, 특히 그 속에 2단으로 내장된 캐스터블 내화물(9)의 상향 유동과 그로 인한 파손 등의 손상을 방지할만한 수단도 없고, 튜브의 양단에 저지판이 없어 튜브가 좌우로 이동 설치되는 오류를 방지할 수 없는 데다, 내화형 밀봉박스의 캐스터블 내화물은 강도가 낮아 보일러 운전 중에 파손되는 일도 잦았다.

등록특허 제10-0305865호 공개특허공보 제10-2015-0088151호

본 발명의 목적은 제작성의 향상과 제작원가 절감, 헤더와 열교환용 튜브의 보수 편의, 단열재의 열화 피해 감축에 유효한 플래튼 수퍼 헤드의 튜브 밀봉구조를 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 내화형 밀봉박스의 유지 보수가 용이한 플래튼 수퍼 헤드의 튜브 밀봉구조를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 내화형 밀봉박스에 내장된 캐스터블 내화물의 안정과 튜브의 위치 안정에 도움이 되는 플래튼 수퍼 헤드의 튜브 밀봉구조를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 과제는, 유입 헤더와 유출 헤더에 각기 소속된 열교환용 튜브 다발과, 인접한 루프 튜브간의 상부에 상기 튜브 다발이 수직으로 관통한 채로 지지하는 내화형 밀봉박스, 튜브 다발을 둘러 싼 벨로우즈, 벨로우즈를 포함해 튜브 다발을 에워싼 단열재로 이뤄진 플래튼 수퍼 헤더에 바탕을 두되, 단열재는 내화형 밀봉박스의 상단에서 유입 헤더의 아래로부터 한참 떨어진 일정한 높이만큼만 각 튜브 다발을 보온하도록 설치하고, 각 단열재의 겉에는 그 만한 높이의 벨로우즈를 둘러 실링한 플래튼 수퍼 헤드의 튜브 밀봉구조를 특징으로 하여 해결할 수 있다. 달리 표현하자면, 단열재와 벨로우즈는 루프 튜브간 사이로 상향 관통한 부분에만 둘러 씌워 실링하는 것이다.

본 발명의 목적달성을 위한 상기 제2 과제는, 내화형 밀봉박스를 실링 밖으로 노출시켜 내화형 밀봉박스에 대한 교체, 보수 편의를 도모한 플래튼 수퍼 헤드의 튜브 밀봉구조로 달성할 수 있다.

본 발명의 목적 달성을 위한 상기 제3의 과제는, 내화형 밀봉박스의 상단과 겹치는 튜브의 하단에 튜브 다발이 관통하는 평형 저지판을 설치하여 상하 2단으로 내장된 내화물의 상향 유동을 막아 보호하는 동시에 각 튜브의 설치위치안정을 기할 수 있게 한 플래튼 수퍼 헤드의 튜브 밀봉구조로 달성할 수 있다.

본 발명은 루프 튜브의 상부에만 벨로우즈로 실링함으로써 케이싱의 소요량이 대폭 감축되고, 튜브의 외부에만 단열재로 보온함으로써 튜브를 보수하기도 용이하다.

또, 벨로우즈의 내부에 단열재가 설치됨에 따라 열화에 의한 케이싱의 손상방지에 효과적이고, 내화형 밀봉박스가 실링 외부로 노출되므로 내화형 밀봉박스에 문제가 발생한 경우 케이싱, 단열재을 비롯한 실링의 제거를 선행하지 않고도 유지 보수, 교체가 용이해진다.

또한, 튜브 다발의 각 튜브 단부에 부착된 저지판은 보일러 운전 시 내화형 밀봉박스, 특히 그 속에 상하 2단으로 내장된 내화재의 상향 유동 을 막아 내화재의 파손과 같은 부작용이 일어나지 않게 하는 역할과 함께 튜브 다발의 설치오류를 방지하는 역할도 한다.

도 1은 기존 플래튼 수퍼 헤더의 부분 단면도(해칭 생략)
도 2는 도 1의 A-A선 단면도
도 3은 내화형 밀봉박스측 구조도
도 4는 본 발명에 의한 플래튼 수퍼 헤더의 부분 단면도(해칭 생략)
도 5는 도 4의 B-B선 단면도
도 6은 내화형 밀봉박스측 구조도

도 4에서와 같이, 본 발명에 의한 플래튼 수퍼 헤드의 튜브 밀봉구조는 앞서 설명한 기존 플래튼 수퍼 헤드의 기본적 구성 요소인 루프 튜브와 유입 헤더, 유출 헤더, 벨로우즈, 단열재, 튜브, 루프 튜브 상에 설치된 내화형 밀봉박스, 내화형 밀봉박스에 내장된 내화물, 유입 헤더와 유출 헤더에 딸린 열교환용 튜브 다발을 차용하는 것을 전제로 한다.

기존의 플래튼 수퍼 헤더와 대비했을 때 본 발명의 특이점은 단열재(11)가 내화형 밀봉박스(8)의 상단에서 유입 헤더(2)로부터 아래로 한참 동떨어진 높이, 즉 루프 튜브(1) 사이로 관통한 각 튜브 다발(12)의 직상부에만 설치되고, 이 단열재(11)를 그와 동등한 높이를 가진 벨로우즈(13)로 에워 싸여 실링된 것이다.

유입 헤더(2)와 유출 헤더(3)에 소속된 튜브 다발, 그것도 양분한 튜브 다발(12)을 개별적으로 보온하려고 설치한 단열재(11)를 종래 케이싱 전밤에 걸쳐 둘러쳤던 단열재에 비하면 폭이 대폭 단축된 협폭이고, 튜브 다발별로 나뉘는 바람에 길이도 현저히 짧아졌다.

협폭이며 단척인 단열재는 종래의 광폭 - 장척 단열재에 비해 튜브 다발 또는 케이싱과의 접촉범위가 좁아 열화 피해를 입을 우려가 상대적으로 감소된다. 단열재 보호에 그만큼 이롭다는 것이다.

벨로우즈(13)는 개별 단열재(11)의 겉에만 둘러 실링했는데, 이는 유입 헤더(2)와 유출 헤더(3)의 튜브 다발을 한데 묶어 벨로우즈로 실링했던 종래와는 달리 유입 헤더(2)와 유출 헤더(3)에 소속된 튜브 다발, 그것도 양분한 튜브 다발을 개별 벨로우즈(13)로 실링함으로써 튜브 다발간의 간격에 상응하는 만큼의 벨로우즈재 절감이 가능하고, 단열재(11)를 포함하여 튜브 다발 중에서 문제가 발생한 튜브를 교체하거나 보수가 불가피한 중대한 사태가 발생했을 때 해당 튜브 다발의 단열재와 벨로우즈만 해체하면 되므로 튜브의 교체, 보수가 용이하고, 그에 소요되는 비용 절감효과도 상당하며, 보수작업도 신속하게 진행할 수 있게 된다.

튜브 다발(12)의 각 튜브는 평형 저지판(16)의 중심을 관통한 채로 내화형 밀봉박스(14)의 내화물(15) 중심을 수직으로 관통해 있다. 저지판(16)은 보일러나 플래튼 수퍼 헤더의 운전 중에 피할 수 없는 진동으로 인하여 내화물(15)이 위쪽으로 유동하지 못하게 막아 깨지거나 금이 가는 등의 불상사를 막는 데 유효하고, 튜브의 정위치 설치에도 도움을 준다.

도 5와 도 6에서, 내화형 밀봉박스(14)는 단열재(11)와 벨로우즈(13) 밖으로 노출되어 있다. 다시 말해, 내화형 밀봉박스(14)는 실링에서 제외한 것이다. 이처럼 내화형 밀봉박스(14)가 실링에서 배제돼 외부에 노출되면 보일러 가동 중에 내화형 밀봉박스(14)에 운전장애현상이 발생했을 때 단열재(11)와 벨로우즈(13)를 밀어올리고 내화물(15)을 교체하거나 내화형 밀봉박스(14)의 교체 내지는 보수하기도 수월해진다.

내화형 밀봉박스(14)의 내화물(15)은 강도가 우수한 내화물로 대체하여 운전 중의 진동, 밀봉박스 내에서의 유동 등에 기인하는 파손, 손상에 대비하는 것도 플래튼 수퍼 헤더의 성능향상에 기여할 것으로 보인다.

1: 루프 튜브
2: 유입 헤더
3: 유출 헤더
11: 단열재
12: 튜브 다발
13: 벨로우즈
14: 내화형 밀봉막스
15: 내화물

Claims (3)

1. 유입 헤더와 유출 헤더에 각기 소속된 열교환용 튜브 다발과, 인접한 루프 튜브간의 상부에 상기 튜브 다발을 수직 관통한 채로 지지하는 내화형 밀봉박스, 튜브 다발을 둘러 싸 실링하는 벨로우즈, 벨로우즈를 포함해 튜브 다발을 에워싼 단열재로 이뤄진 플래튼 수퍼 헤더에 있어서, 단열재는 내화형 밀봉박스의 상단에서 유입 헤더의 아래로부터 한참 떨어진 일정한 높이만큼만 각 튜브 다발을 보온하도록 설치되고, 각 단열재의 겉에는 그 만한 높이의 벨로우즈로 실링된 것을 특징으로 하는 플래튼 수퍼 헤드의 튜브 밀봉구조.
   
2. 제1항에 있어서, 내화형 밀봉박스는 단열재와 벨로우즈에 의한 실링에서 배제하여 노출시킨 플래튼 수퍼 헤드의 튜브 밀봉구조.
   
3. 제1항에 있어서, 튜브 다발의 각 튜브 하단에 튜브 관통형 저지판이 설치된 플래튼 수퍼 헤드의 튜브 밀봉구조.
   

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