KR20190138938A - 결로방지덕트 및 이를 포함하는 보일러시스템 - Google Patents

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KR20190138938A
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Abstract

본 발명에 따른 결로방지덕트는, 제1 기체를 흡입하는 제1 흡입관과 제2 기체를 흡입하는 제2 흡입관이 연결된 덕트본체; 및 상기 덕트본체에 형성되며, 상기 덕트본체 내로 유입되는 상기 제1 기체와 제2 기체가 혼합되어 상기 제1 기체와 제2 기체의 온도차에 의해 발생하는 결로에 의한 응축수를 회수하도록, 응축수회수판이 설치된 결로방지유닛;을 포함한다.

Description

결로방지덕트 및 이를 포함하는 보일러시스템{ANTI-CONDENSATION DUCT AND BOILER SYSTEM HAVING THE SAME}
본 발명은 결로방지덕트 및 이를 포함하는 보일러시스템으로서, 배가스 재순환 방식에 의해 외부의 에어와 배가스를 혼합시켜 혼합가스로서 보일러에 공급하는 결로방지덕트 및 이를 포함하는 보일러시스템에 관한 것이다.
산업용 보일러의 성능과 더불어 보일러의 배가스에 의한 환경문제가 대두되고 있다.
이로 인하여 보일러의 배가스 중 질소산화물(NOx)를 저감하기 위한 환경설비가 산업용 보일러의 핵심부분으로 자리잡고 있다.
산업용 보일러의 질소산화물 저감방식은 여러가지가 있는데, 그 중에서 배가스 재순환(FGR, Flue Gas Recirculation) 방식이 대표적인데, 주로 액화천연가스(LNG) 또는 등유 등과 같이 질소성분이 낮은 연료를 연소하는 보일러에 매우 적합한 방식이다.
이러한 배가스 재순환 방식에 대해 구체적으로 살펴보면, 보일러 노내에서 연소된 배가스가 외부로 배출되는데, 일부 배가스가 배출되지 않고 재순환하여 연소공기와 혼합됨으로써, 보일러 노내의 온도를 낮추고 노내의 연소영역 산소농도를 희석시킴에 따라 질소산화물이 저감된다.
그러데 이러한 배가스 재순환 방식을 보일러시스템에 적용하는 데에 있어서, 치명적인 단점으로 지적되는 것은 보일러에 공급되는 외부의 에어와 배가스가 혼합된 혼합가스(연소공기)의 응축으로 인하여 발생하는 결로현상이다.
특히, 우리나라와 같이 하절기와 동절기의 온도차가 극심한 지역에서는, 동절기의 차가운 에어와 따뜻한 배가스가 혼합 시 두 기체의 온도차에 의하여 응축현상이 발생하며, 이는 센서가 설치된 에어공급덕트와 버너의 윈드박스에 결로를 유발시킨다.
이러한 결로는 습기에 취약한 센서의 측정오류를 발생시킴으로써 보일러의 제어에 심각한 문제를 발생시키고, 아울러 산성의 응축수에 의해 센서가 손상되고 에어공급덕트가 부식되는 문제점이 있으며, 이로 인하여 보일러시스템의 유지보수 측면에 있어서 인력 및 비용의 낭비가 발생하는 문제점이 있다.
나아가, 보일러에 유입되는 혼합가스(에어+배가스)에 수분함량이 높음에 따라, 보일러의 불완전연소 비율이 커짐으로써 연소효율이 낮은 한계점이 있다.
아울러, 에어공급덕트에서 에어와 배가스의 혼합이 원활하게 이루어지지 않은 상태로 보일러에 혼합가스가 공급됨으로써, 보일러로부터 배출되는 배가스에 포함된 질소산화물의 함량이 높아지는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제1996-0034913호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 결로로 인한 센서의 측정오류 발생을 방지하고, 센서손상과 덕트의 부식을 방지하며, 보일러의 연소효율을 높이고, 배가스에 포함된 질소산화물을 저감시키는 결로방지덕트 및 이를 포함하는 보일러시스템을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 결로방지덕트는, 제1 기체를 흡입하는 제1 흡입관과 제2 기체를 흡입하는 제2 흡입관이 연결된 덕트본체; 및 상기 덕트본체에 형성되며, 상기 덕트본체 내로 유입되는 상기 제1 기체와 제2 기체가 혼합되어 상기 제1 기체와 제2 기체의 온도차에 의해 발생하는 결로에 의한 응축수를 회수하도록, 응축수회수판이 설치된 결로방지유닛;을 포함한다.
여기에서, 상기 결로방지유닛은, 상기 덕트본체 내부에서 상기 제1 흡입관과 제2 흡입관이 연결된 입구에 세워져서 상기 응축수가 표면에 포집되는 상기 응축수회수판을 가진 응축수회수부; 및 상기 응축수가 상기 응축수회수판을 타고 하강한 후 상기 덕트본체의 외부로 배출되도록, 상기 덕트본체에서 상기 응축수회수부의 하측에 형성된 응축수배출부;를 구비할 수 있다.
이때, 상기 응축수회수판에는 상기 제1 기체와 제2 기체가 혼합된 혼합가스가 통과되는 통과홀이 형성된 가스통과부가 복수 개 형성되고, 상기 가스통과부에서 상기 통과홀의 테두리 부분은 상기 덕트본체의 입구 측으로 돌출되어 돌출테두리를 이룰 수 있다.
그리고, 상기 가스통과부는 상기 통과홀이 타공된 후 드로잉 성형되어 상기 돌출테두리가 형성되거나, 상기 통과홀의 타공과 동시에 드로잉 성형되어 상기 돌출테두리가 형성될 수 있다.
한편, 상기 응축수회수판은 상기 덕트본체의 길이방향으로 따라 복수 개가 배치될 수 있고, 상기 응축수회수판은 복수 개의 상기 통과홀의 크기가 서로 다를 수 있다.
특히, 복수 개의 상기 응축수회수판 중 서로 마주보는 두 개의 상기 응축수회수판에서, 서로 마주보는 통과홀의 크기가 서로 다를 수 있다.
나아가, 복수 개의 상기 통과홀은 상기 응축수회수판에서 일측 또는 방사방향으로 갈수록 크기가 커지거나 작아지는 패턴구조를 이룰 수 있다.
아울러, 복수 개의 상기 응축수회수판 중 서로 마주보는 두 개의 상기 응축수회수판에서, 일측의 상기 응축수회수판에 형성된 상기 통과홀의 패턴구조와 타측의 상기 응축수회수판에 형성된 상기 통과홀의 패턴구조는 서로 반대될 수 있다.
다른 일례로서, 복수 개의 상기 응축수회수판 중, 서로 마주보는 두 개의 상기 응축수회수판에 형성된 각각의 상기 통과홀은 서로 비대면되도록 배치될 수 있다.
그리고, 복수 개의 상기 응축수회수판 중 가장 상기 보일러 측에 배치된 상기 응축수회수판은 복수 개의 상기 통과홀의 크기가 동일하며, 나머지 상기 응축수회수판은 복수 개의 상기 통과홀의 크기가 서로 다를 수 있다.
한편, 상기 응축수배출부는, 상기 덕트본체의 하부에 연통되고 하방테이퍼진 응축수저장챔버; 및 상기 응축수저장챔버의 하부에 연결되고 배수제어밸브가 장착된 배수관;을 구비할 수 있다.
또한, 상기 덕트본체에는 출구 측에 센서부가 장착되며, 상기 센서부는 에어와 고온배가스가 혼합된 혼합가스의 가스정보를 센싱할 수 있다.
그런데, 상기 덕트본체의 출구는 보일러와 연결되며, 상기 제1 기체는 외부의 에어이고, 상기 제1 흡입관은 에어공급덕트이며, 상기 제2 기체는 상기 보일러로부터 배출되는 고온배가스이고, 상기 제2 흡입관은 보일러의 고온배가스를 재순환하는 배가스재순환덕트일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 보일러; 상기 보일러에 연료를 공급하는 연료공급라인; 상기 보일러에 외부의 에어를 공급하는 에어공급덕트; 상기 보일러의 고온배가스가 배출되는 배가스배출덕트; 상기 배가스배출덕트와 에어공급덕트를 연결하며, 상기 배가스배출덕트의 고온배가스 중 일부를 상기 에어공급덕트로 이송시키는 배가스재순환덕트; 및 상기 에어공급덕트에 구비되며, 상기 보일러와 에어공급덕트를 연결하는 상술된 결로방지덕트;를 포함하는 보일러시스템이 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 결로방지덕트는, 보일러에 공급되는 외부의 에어와 고온배가스가 혼합 시 두 기체의 온도차에 의하여, 센서부와 덕트본체에 결로가 발생하지 않도록, 응축수회수부와 응축수배출부가 구비된 결로방지유닛이 구성됨으로써, 응축수회수부의 응축수회수판에서 응축수를 포집회수하여 응축수배출부를 통해 응축수를 배출함에 따라, 습기에 취약한 센서의 측정오류가 발생하는 것을 방지하고 산성의 응축수에 의해 센서가 손상되고 덕트본체가 부식되는 것을 방지할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명에 따른 결로방지덕트는 복수 개의 통과홀이 응축수회수판에서 일측 또는 방사방향으로 갈수록 크기가 커지거나 작아지는 패턴구조를 취하고, 인접한 응축수회수판들끼리 통과홀의 패턴구조가 서로 반대되는 구조를 취함으로써, 혼합가스가 통과홀들을 통과하는 과정에서 유량이 변화됨에 따라, 응축수가 포함된 혼합가스가 응축수회수판을 타고 유동하는 흐름이 구조적으로 명확하게 구현되어, 응축수회수판의 표면에 대한 응축수의 포집회수율을 더욱더 높일 수 있는 장점을 지닌다.
그리고, 본 발명에 따른 결로방지덕트는 응축수를 포집하는 응축수회수판이 무동력으로서 기존의 보일러시스템에 구조적인 영향을 미치지 않고 덕트본체 내부에 설치되는 구조를 취함으로써, 기존의 보일러시스템에도 간편하면서도 용이하게 적용될 수 있는 이점을 가진다.
아울러, 본 발명에 따른 결로방지덕트는 보일러로 유입되는 수분을 저감시킴으로써, 보일러의 불완전연소를 방지하여 연소효율을 높일 수 있는 효과를 가진다.
나아가, 본 발명에 따른 결로방지덕트는 에어와 배가스의 원활한 혼합을 유도함으로써, 보일러로부터 배출되는 배가스의 질소산화물을 저감시킬 수 있는 이점을 지닌다.
도 1은 본 발명에 따른 보일러시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 보일러시스템에서 결로방지덕트를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 결로방지덕트에서 응축수회수판을 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 2의 결로방지덕트의 응축수회수판 다단 배치구조에서, 다른 실시예에 따른 통과홀의 패턴구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4의 응축수회수판에서의 높이에 따른 혼합가스의 유량을 나타낸 그래프이다.
도 6은 도 2의 결로방지덕트의 응축수회수판 다단 배치구조에서, 또 다른 실시예에 따른 통과홀의 패턴구조를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 2의 결로방지덕트의 응축수회수판 다단 배치구조에서, 또 다른 하나의 실시예에 따른 통과홀의 패턴구조를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명하기로 한다. 각 도면의 구성요소들에 도면부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 보일러시스템을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 2는 도 1의 보일러시스템에서 결로방지덕트를 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2의 결로방지덕트에서 응축수회수판을 나타낸 사시도이다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 보일러시스템은 배가스에 포함된 질소산화물의 저감시키기 위해 배가스 재순환(FGR, Flue Gas Recirculation) 방식이 적용되는데, 구체적으로 보일러(B), 연료공급라인(10), 에어공급덕트(20), 배가스배출덕트(30), 배가스재순환덕트(40), 및 결로방지덕트(1000)를 포함한다.
여기에서, 상기 보일러(B)는 버너로 연료를 연소시켜 물을 가열함으로써 증기 또는 온수를 발생시키는 기기로서, 산업용 보일러(B)를 포함한 종래의 어떠한 보일러(B)도 활용될 수 있다.
또한, 상기 연료공급라인(10)은 보일러(B)에 연결되어 보일러(B)에 연료를 공급하는 라인이고, 상기 에어공급덕트(20)는 보일러(B)에 외부의 에어(A)를 공급하는 덕트이다.
아울러, 상기 배가스배출덕트(30)는 연도로서 보일러(B)와 굴뚝(32)을 연결하여 보일러(B)의 고온배가스(E)가 배출되는 덕트이며, 상기 배가스재순환덕트(40)은 배가스배출덕트(30)과 결로방지덕트(1000)를 연결하여 배가스배출덕트(30)의 고온배가스(E) 중 일부를 결로방지덕트(1000)로 이송시키는 덕트이다.
그리고, 상기 결로방지덕트(1000)는 보일러(B)와 에어공급덕트(20)를 연결하는 덕트이다.
참고로, 상기 연료공급라인(10)에는 연료공급제어밸브(11)가 장착되고, 상기 에어공급덕트(20)에는 에어공급팬(22)이 장착되고, 상기 배가스배출덕트(30)에는 이코노마이저(economizer)(31)가 장착되며, 상기 배가스재순환덕트(40)에는 배가스재순환팬(41)이 장착될 수 있다.
그런데, 상술된 보일러시스템의 배가스 재순환 방식에 있어서, 종래에는 결로방지덕트가 없이 보일러에 에어공급덕트가 직접 연결되고 배가스재순환덕트가 에어공급덕트에 연결되었는데, 보일러에 공급되는 외부의 에어와 고온배가스가 혼합 시 두 기체의 온도차에 의하여, 센서가 설치된 에어공급덕트와 보일러에 장착된 버너의 윈드박스에 결로가 발생하게 되는 단점이 있으며, 이러한 결로로 인하여 습기에 취약한 센서의 측정오류가 발생하고, 산성의 응축수에 의해 센서가 손상되고 에어공급덕트가 부식되는 문제점이 있다.
이에 따라, 본 발명의 결로방지덕트(1000)는 결로로 인하여 발생된 응축수(C)를 회수하도록 구성된다.
구체적으로, 상기 결로방지덕트(1000)는 덕트본체(100)와, 결로방지유닛(200)을 포함한다.
여기에서, 상기 덕트본체(100)는 보일러(B)와 에어공급덕트(20)를 연결하는데, 이때 상기 에어공급덕트(20)는 보일러(B)에 외부의 에어(A)를 공급하는 덕트이다.
아울러, 상기 덕트본체(100)는 보일러(B)의 고온배가스(E)를 재순환하는 배가스재순환덕트(40)가 연결되어, 배가스재순환덕트(40)로부터 고온배가스(E)가 유입된다.
이와 같은 덕트본체(100)에는 보일러(B) 측에 센서부(110)가 장착될 수 있는데, 이러한 센서부(110)는 에어(A)와 고온배가스(E)가 혼합된 혼합가스(M)의 가스정보를 센싱한다.
이때, 상기 가스정보는 보일러(B)를 제어하기 위해 필요한 정보로서, 혼합가스(M)의 온도, 습도, 유량, 및 성분비 등의 여러 가지 정보 중 적어도 하나 이상이며, 이를 위해 센서부(110)는 여러 가지의 정보를 각각 센싱하기 위한 복수 개의 센싱부재를 구비할 수 있다.
그리고, 상기 결로방지유닛(200)은 덕트본체(100)에 형성되며, 에어(A)와 고온배가스(E)가 혼합되어 발생하는 결로에 의한 응축수(C)를 회수하도록 구성된다.
이러한 결로방지유닛(200)은 응축수회수부(210)와, 응축수배수부를 구비할 수 있다.
여기에서, 상기 응축수회수부(210)는 응축수회수판(CP)을 구비하는데, 이때 상기 응축수회수판(CP)은 덕트본체(100)에서 배가스재순환덕트(40)가 연결된 부분에 세워져 배치됨으로써, 표면에 응축수(C)가 포집된다.
즉, 상기 응축수회수판(CP)은 덕트본체(100)의 내부에서 고온배가스(E)가 유입되는 배가스재순환덕트(40)가 연결된 부분에 배치되며, 덕트본체(100) 내에서 에어(A)와 고온배가스(E)가 혼합됨으로써 온도차에 의해 발생된 결로에 의한 응축수(C)가, 표면으로 유도되어 맺혀진다.
이때, 상기 응축수회수판(CP)은 덕트본체(100) 단면의 일정 부분을 가로막는 배치구조를 취함으로써, 혼합가스(M)가 덕트본체(100) 내에서 보일러(B) 측으로 이동가능하는 과정에서, 에어(A)와 고온배가스(E)가 혼합된 혼합가스(M)가 표면을 타고 유동함에 따라, 표면에 응축수(C)가 효과적으로 포집될 수 있다.
참고로, 상기 응축수회수판(CP)에서 덕트본체(100) 단면을 가로막지 않는 부분은 후술되는 통과홀(211a)을 의미하며, 이와는 다른 실시예로서 비록 도면에 도시되지는 않았지만 복수 개의 응축수회수판(CP)이 측방향으로 이격되어 배치된 구조를 취하는 경우 복수 개의 응축수회수판(CP) 사이의 이격공간을 의미할 수 있다.
또한, 상기 응축수배출부는 응축수(C)가 응축수회수판(CP)을 타고 하강한 후 덕트본체(100)의 외부로 배출되도록, 덕트본체(100)에서 응축수회수부(210)의 하측에 형성된다.
이러한 응축수배출부는 응축수저장챔버(220)와, 배수관(230)을 구비할 수 있다.
여기에서, 상기 응축수저장챔버(220)는 덕트본체(100)의 하부에 연통된 구조를 취하고, 하부에는 상기 배수관(230)이 연결된다.
이때, 상기 응축수저장챔버(220)는 하측에 위치된 배수관(230)으로 응축수(C)가 원활하게 빠질 수 있도록 응축수(C)를 배수관(230)으로 가이드유동시키는 구조로서, 하방테이퍼진 구조를 취하는 것이 바람직하다.
나아가, 상기 응축수저장챔버(220)에 응축수(C)가 어느 정도 채워진 후 배수관(230)을 통해 자동으로 배출될 수 있도록, 상기 배수관(230)에는 배수제어밸브(231)가 장착될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 결로방지덕트는 상술된 보일러시스템에서 뿐만 아니라, 비록 도면에 도시되지는 않았지만 다른 종류의 기체유동설비에서도 활용될 수 있다.
구체적으로, 상기 덕트본체는 제1 기체를 흡입하는 제1 흡입관과 제2 기체를 흡입하는 제2 흡입관이 연결된 구조를 이룰 수 있다.
또한, 상기 결로방지유닛은 덕트본체에 형성되며, 덕트본체 내로 유입되는 제1 기체와 제2 기체가 혼합되어 제1 기체와 제2 기체의 온도차에 의해 발생하는 결로에 의한 응축수를 회수하도록, 응축수회수판이 설치될 수 있다.
이때, 상기 기체시스템을 도 1 및 도 2의 보일러시스템에 적용하면 다음과 같은 구조를 취할 수 있다. 먼저, 덕트본체(100)의 출구는 보일러(B)와 연결되며, 제1 기체는 외부의 에어(A)이고, 상기 제1 흡입관은 에어공급덕트(20)이며, 제2 기체는 보일러(B)로부터 배출되는 고온배가스(E)이고, 제2 흡입관은 보일러의 고온배가스(E)를 재순환하는 배가스재순환덕트(40)일 수 있다.
그러면, 여기에서 상기 응축수회수판(CP)에 응축수(C)가 보다 더 효과적으로 포집될 수 있도록 구성되는, 응축수회수판(CP)의 형상구조 및 배열구조에 대해 살펴보면 다음과 같다.
상기 응축수회수판(CP)에는 에어(A)와 고온배가스(E)가 혼합된 혼합가스(M)가 통과되는 통과홀(211a)을 가진 가스통과부(211)가 형성된다.
이에 따라, 덕트본체(100) 내의 혼합가스(M)가 보일러(B) 측으로 이동하는 과정에서 응축수회수판(CP)을 통과하기 위해, 응축수회수판(CP)의 표면을 타고 통과홀(211a)까지 이동함으로써 응축수회수판(CP)의 표면에 대한 응축수(C)의 포집회수율을 높일 수 있다.
나아가, 이러한 가스통과부(211)가 바람직하게 복수 개 형성됨으로써, 덕트본체(100)를 따라 이동하는 혼합가스(M)의 이동이 최대한 방해받지 않으면서, 응축수(C)의 포집이 구현될 수 있다.
또한, 상기 가스통과부(211)에서 통과홀(211a)의 테두리 부분은 보일러(B)의 반대 측으로 돌출되어 돌출테두리(211b)를 이루는 구조를 취하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 가스통과부(211)는 통과홀(211a)과, 돌출테두리(211b)로 이루어질 수 있다.
상기 응축수회수판(CP)에서 통과홀(211a)의 둘레에 있는 일부 응축수(C)와 통과홀(211a)로 흘러내려오는 일부 응축수(C)가 혼합가스(M)의 유속에 의해 통과홀(211a)로 빨려들어가는 것을 방지하도록, 통과홀(211a)의 테두리 부분이 보일러(B)의 반대 측으로 돌출된 돌출테두리(211b)로 형성됨으로써, 상기 돌출테두리(211b)가 통과홀(211a) 측으로 이동하는 응축수(C)를 가로막아서 통과홀(211a) 측으로 빨려들어가는 응축수(C)의 양을 저감시킬 수 있다.
그리고, 상기 가스통과부(211)는 통과홀(211a)이 타공된 후 드로잉 성형되어 돌출테두리(211b)가 형성되거나, 통과홀(211a)의 타공과 동시에 드로잉 성형되어 돌출테두리(211b)가 형성될 수 있다.
한편, 상술된 바와 같이 구성되는 응축수회수판(CP)은 도 2, 도 4, 및 도 6에 도시된 바와 같이, 덕트본체(100)의 길이방향으로 따라 복수 개가 배치될 수 있다.
즉, 표면에 응축수를 포집할 수 있는 응축수회수판(CP)이 덕트본체(100) 내에 다단으로 복수 개가 배치됨으로써, 혼합가스에서 발생하는 결로에 의한 응축수를 최대한으로 회수할 수 있다.
나아가, 다단으로 배치된 복수 개의 응축수회수판(CP) 각각은 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 복수 개의 통과홀(211a)의 크기가 서로 다르게 형성될 수 있다.
이에 따라, 응축수회수부(210)에서의 혼합가스는 각각의 응축수회수판(CP)을 통과하면서 정류로서 보일러(B) 측으로 일정하게 유동하지 않고 와류 형태를 취함에 따라, 응축수가 포함된 혼합가스가 응축수회수판(CP)을 타고 유동하는 흐름이 구현됨으로써, 응축수회수판(CP)의 표면에 응축수가 포집되는 포집회수율을 높일 수 있다.
구체적으로, 복수 개의 응축수회수판(CP) 중 서로 마주보는 두 개의 응축수회수판(CP)에서, 서로 마주보는 통과홀(211a)의 크기가 서로 다르게 형성될 수 있다.
이로 인하여, 두 개의 응축수회수판(CP)에서 서로 마주보는 통과홀(211a)를 통과하는 혼합가스의 유량이 서로 달라짐에 따라, 상술된 와류 형태의 흐름이 보다 확실하게 구현됨으로써, 응축수회수판(CP)에서의 응축수 포집회수율을 더욱 높일 수 있다.
이와 관련하여, 상기 결로방지덕트(1000)의 응축수회수판(CP) 다단 배치구조에 있어서, 통과홀(211a)의 패턴구조에 따른 실시예들을 살펴보면 다음과 같다.
도 2에서는 다단으로 배치된 복수 개 응축수회수판(CP)의 통과홀(211a)의 크기가 모두 동일하여, 혼합가스(M)가 복수 개의 응축수회수판(CP)을 통과 시 정류유동 형태가 구현되는데 반하여, 도 4 및 도 6에서는 마지막 응축수회수판(CP)을 제외하고는 응축수회수판(CP)의 통과홀(211a) 크기가 일정하게 다른 패턴구조이고, 아울러 인접한 응축수회수판(CP)들끼리도 통과홀(211a)의 패턴구조가 서로 다름에 따라, 혼합가스가 복수 개의 응축수회수판(CP)을 통과 시 와류유동 형태로 구현됨으로써, 응축수의 포집회수율이 증대될 수 있다.
구체적으로, 복수 개의 통과홀(211a)은 응축수회수판(CP)에서 일측 또는 방사방향으로 갈수록 크기가 커지거나 작아지는 패턴구조를 이룰 수 있다.
아울러, 복수 개의 응축수회수판(CP) 중 서로 마주보는 두 개의 응축수회수판(CP)에서, 일측의 응축수회수판(CP)에 형성된 통과홀(211a)의 패턴구조와 타측의 응축수회수판(CP)에 형성된 통과홀(211a)의 패턴구조는 서로 반대되는 구조를 이룰 수 있다.
참고로, 통과홀(211a)의 형상구조와 패턴구조를 설명하기 위해, 도 4 및 도 6에서는 실시예로서 세 개의 응축수회수판(CP)이 다단으로 배치되었는데, 각각의 응축수회수판(CP)은 보일러(B) 방향(도면상 우측에서 좌측)으로 순차적으로 제1 회수판(1P), 제2 회수판(2P), 및 제3 회수판(3P)으로 지칭하기로 한다.
일례로서 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 회수판(1P)은 상측으로 갈수록 통과홀(211a)의 크기가 커지고, 제2 회수판(2P)은 제1 회수판(1P)과 반대로 상측으로 갈수록 통과홀(211a)의 크기가 작아지는 패턴구조를 취할 수 있다.
이에 따라 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 회수판(1P)은 높이가 올라갈수록 통과홀(211a)을 통과하는 혼합가스의 유량이 커지고, 제2 회수판(2P)은 높이가 올라갈수록 통과홀(211a)을 통과하는 혼합가스의 유량이 작아지게 된다.
다른 일례로서 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 회수판(1P)은 방사방향으로 갈수록 통과홀(211a)의 크기가 커지고, 제2 회수판(2P)은 제1 회수판(1P)과 반대로 방사방향으로 갈수록 통과홀(211a)의 크기가 작아지는 패턴구조를 취할 수 있다.
이에 따라 비록 도면에 도시되지는 않았지만, 제1 회수판(1P)은 방사방향으로 갈수록 통과홀(211a)을 통과하는 혼합가스의 유량이 커지고, 제2 회수판(2P)은 방사방향으로 갈수록 통과홀(211a)을 통과하는 혼합가스의 유량이 작아지게 된다.
상술된 바와 같이, 복수 개의 통과홀(211a)은 응축수회수판(CP)에서 일측 또는 방사방향으로 갈수록 크기가 커지거나 작아지는 패턴구조를 취하고, 인접한 응축수회수판(CP)들끼리 통과홀(211a)의 패턴구조가 서로 반대되는 구조를 취함으로써, 혼합가스가 통과홀(211a)들을 통과하는 과정에서 유량이 변화됨에 따라, 응축수가 포함된 혼합가스가 응축수회수판(CP)을 타고 유동하는 흐름이 구조적으로 명확하게 구현되게 되어, 응축수회수판(CP)의 표면에 대한 응축수의 포집회수율을 더욱더 높일 수 있다.
나아가, 복수 개의 응축수회수판(CP) 중 가장 보일러(B) 측에 배치된 응축수회수판(CP)은 복수 개의 통과홀(211a)의 크기가 동일할 수 있다.
즉, 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이 복수 개의 응축수회수판(CP) 중 가장 보일러(B) 측에 배치된 응축수회수판(CP)인 제3 회수판(3P)은, 복수 개의 통과홀(211a)의 크기가 동일한 구조를 취함으로써, 정류판으로서 최종적으로 보일러(B)에 공급되는 혼합가스의 흐름을 일정하게 하여 안정화시킬 수 있다.
물론, 이때 나머지 응축수회수판(CP)은 상술된 제1 회수판(1P)과 제2 회수판(2P)과 같이 복수 개의 통과홀(211a)의 크기가 서로 다른 구조를 취함으로써, 제3 회수판(3P)도 제1 회수판(1P)과 제2 회수판(2P)과 비교하여 상대적으로 다른 패턴구조를 지님에 따라, 응축수회수판(CP)의 표면에 대한 응축수의 포집회수율을 높일 수 있다.
한편, 또 다른 일례로서 도 7에 도시된 바와 같이, 복수 개의 응축수회수판(CP) 중, 서로 마주보는 두 개의 응축수회수판(CP)에 형성된 통과홀(211a)은 서로 비대면되도록 배치된 구조를 이룰 수 있다.
즉, 서로 마주보는 두 개의 응축수회수판(CP)에 형성된 통과홀(211a)이 도면에 도시된 바와 같이 서로 정확하게 마주보지 않게 되는 구조, 다시 말해 통과홀(211a)의 가상중심선이 서로 일치하지 않는 구조를 지님으로써, 응축수가 포함된 혼합가스가 응축수회수판(CP)을 타고 유동하는 흐름이 구조적으로 명확하게 구현됨에 따라, 응축수회수판(CP)의 표면에 대한 응축수의 포집회수율을 더욱더 높일 수 있다.
결과적으로, 본 발명에 따른 결로방지덕트는 보일러에 공급되는 외부의 에어와 고온배가스가 혼합 시 두 기체의 온도차에 의하여, 센서부와 덕트본체에 결로가 발생하지 않도록, 응축수회수부와 응축수배출부가 구비된 결로방지유닛이 구성됨으로써, 응축수회수부의 응축수회수판에서 응축수를 포집회수하여 응축수배출부를 통해 응축수를 배출함에 따라, 습기에 취약한 센서의 측정오류가 발생하는 것을 방지하고 산성의 응축수에 의해 센서가 손상되고 덕트본체가 부식되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 결로방지덕트는 복수 개의 통과홀이 응축수회수판에서 일측 또는 방사방향으로 갈수록 크기가 커지거나 작아지는 패턴구조를 취하고, 인접한 응축수회수판들끼리 통과홀의 패턴구조가 서로 반대되는 구조를 취함으로써, 혼합가스가 통과홀들을 통과하는 과정에서 유량이 변화됨에 따라, 응축수가 포함된 혼합가스가 응축수회수판을 타고 유동하는 흐름이 구조적으로 명확하게 구현되어, 응축수회수판의 표면에 대한 응축수의 포집회수율을 더욱더 높일 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 결로방지덕트는 응축수를 포집하는 응축수회수판이 무동력으로서 기존의 보일러시스템에 구조적인 영향을 미치지 않고 덕트본체 내부에 설치되는 구조를 취함으로써, 기존의 보일러시스템에도 간편하면서도 용이하게 적용될 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 결로방지덕트는 보일러로 유입되는 수분을 저감시킴으로써, 보일러의 불완전연소를 방지하여 연소효율을 높일 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 결로방지덕트는 에어와 배가스의 원활한 혼합을 유도함으로써, 보일러로부터 배출되는 배가스의 질소산화물을 저감시킬 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.
B : 보일러 10 : 연료공급라인
11 : 연료공급제어밸브 20 : 에어공급덕트
22 : 에어공급팬 30 : 배가스배출덕트
31 : 이코노마이저 32 : 굴뚝
40 : 배가스재순환덕트 41 : 배가스재순환팬
1000 : 결로방지덕트
100 : 덕트본체 110 : 센서부
200 : 결로방지유닛 210 : 응축수회수부
CP : 응축수회수판 211 : 가스통과부
211a : 통과홀 211b : 돌출테두리
1P : 제1 회수판 2P : 제2 회수판
3P : 제3 회수판 220 : 응축수저장챔버
230 : 배수관 231 : 배수제어밸브

Claims (15)

  1. 제1 기체를 흡입하는 제1 흡입관과 제2 기체를 흡입하는 제2 흡입관이 연결된 덕트본체; 및
    상기 덕트본체에 형성되며, 상기 덕트본체 내로 유입되는 상기 제1 기체와 제2 기체가 혼합되어 상기 제1 기체와 제2 기체의 온도차에 의해 발생하는 결로에 의한 응축수를 회수하도록, 응축수회수판이 설치된 결로방지유닛;
    을 포함하는 결로방지덕트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 결로방지유닛은,
    상기 덕트본체 내부에서 상기 제1 흡입관과 제2 흡입관이 연결된 입구에 세워져서 상기 응축수가 표면에 포집되는 상기 응축수회수판을 가진 응축수회수부; 및
    상기 응축수가 상기 응축수회수판을 타고 하강한 후 상기 덕트본체의 외부로 배출되도록, 상기 덕트본체에서 상기 응축수회수부의 하측에 형성된 응축수배출부;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 결로방지덕트.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 응축수회수판에는 상기 제1 기체와 제2 기체가 혼합된 혼합가스가 통과되는 통과홀이 형성된 가스통과부가 복수 개 형성되고,
    상기 가스통과부에서 상기 통과홀의 테두리 부분은 상기 덕트본체의 입구 측으로 돌출되어 돌출테두리를 이루는 것을 특징으로 하는 결로방지덕트.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가스통과부는 상기 통과홀이 타공된 후 드로잉 성형되어 상기 돌출테두리가 형성되거나, 상기 통과홀의 타공과 동시에 드로잉 성형되어 상기 돌출테두리가 형성된 것을 특징으로 하는 결로방지덕트.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 응축수회수판은 상기 덕트본체의 길이방향으로 따라 복수 개가 배치된 것을 특징으로 하는 결로방지덕트.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 응축수회수판은 복수 개의 상기 통과홀의 크기가 서로 다른 것을 특징으로 하는 결로방지덕트.
  7. 제6항에 있어서,
    복수 개의 상기 응축수회수판 중 서로 마주보는 두 개의 상기 응축수회수판에서, 서로 마주보는 통과홀의 크기가 서로 다른 것을 특징으로 하는 결로방지덕트.
  8. 제6항에 있어서,
    복수 개의 상기 통과홀은 상기 응축수회수판에서 일측 또는 방사방향으로 갈수록 크기가 커지거나 작아지는 패턴구조를 이루는 것을 특징으로 하는 결로방지덕트.
  9. 제8항에 있어서,
    복수 개의 상기 응축수회수판 중 서로 마주보는 두 개의 상기 응축수회수판에서, 일측의 상기 응축수회수판에 형성된 상기 통과홀의 패턴구조와 타측의 상기 응축수회수판에 형성된 상기 통과홀의 패턴구조는 서로 반대되는 것을 특징으로 하는 결로방지덕트.
  10. 제6항에 있어서,
    복수 개의 상기 응축수회수판 중, 서로 마주보는 두 개의 상기 응축수회수판에 형성된 각각의 상기 통과홀은 서로 비대면되도록 배치된 것을 특징으로 하는 결로방지덕트.
  11. 제5항에 있어서,
    복수 개의 상기 응축수회수판 중 가장 상기 보일러 측에 배치된 상기 응축수회수판은 복수 개의 상기 통과홀의 크기가 동일하며, 나머지 상기 응축수회수판은 복수 개의 상기 통과홀의 크기가 서로 다른 것을 특징으로 하는 결로방지덕트.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 응축수배출부는,
    상기 덕트본체의 하부에 연통되고 하방테이퍼진 응축수저장챔버; 및
    상기 응축수저장챔버의 하부에 연결되고 배수제어밸브가 장착된 배수관;
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 결로방지덕트.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 덕트본체에는 출구 측에 센서부가 장착되며,
    상기 센서부는 에어와 고온배가스가 혼합된 혼합가스의 가스정보를 센싱하는 것을 특징으로 하는 결로방지덕트.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 덕트본체의 출구는 보일러와 연결되며,
    상기 제1 기체는 외부의 에어이고, 상기 제1 흡입관은 에어공급덕트이며,
    상기 제2 기체는 상기 보일러로부터 배출되는 고온배가스이고, 상기 제2 흡입관은 보일러의 고온배가스를 재순환하는 배가스재순환덕트인 것을 특징으로 하는 결로방지덕트.
  15. 보일러;
    상기 보일러에 연료를 공급하는 연료공급라인;
    상기 보일러에 외부의 에어를 공급하는 에어공급덕트;
    상기 보일러의 고온배가스가 배출되는 배가스배출덕트;
    상기 보일러와 에어공급덕트를 연결하는 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 결로방지덕트; 및
    상기 배가스배출덕트와 결로방지덕트를 연결하며, 상기 배가스배출덕트의 고온배가스 중 일부를 상기 결로방지덕트로 이송시키는 배가스재순환덕트; 및
    를 포함하는 보일러시스템.
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JPH07103411A (ja) * 1993-10-08 1995-04-18 Tokyo Gas Co Ltd 低ＮＯｘ燃焼装置における水噴射の方法と装置
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