KR20220150366A - 보일러 및 보일러 작동 방법 - Google Patents

보일러 및 보일러 작동 방법 Download PDF

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KR20220150366A
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KR1020227034580A
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닐센 보딜 모세카에르
요르겐센 라르스 스퀴테
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알파 라발 코포레이트 에이비
알파 라발 코포레이트 에이비
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Abstract

보일러 및 보일러 작동 방법이 제공된다. 보일러(2, 56, 58, 62, 70, 112)는 배기 가스(EG1)를 수용하기 위한 배기 가스 유입구(26, 94, 130), 배기 가스(EG1)를 배출하기 위한 제1 배기 가스 배출구(28, 96, 132) 및 배기 가스(EG1)를 상기 배기 가스 유입구(26, 94, 130)로부터 상기 제1 배기 가스 배출구(28, 96, 132)로 전달하기 위한 수단(16, 18, 76, 114)을 포함한다. 보일러는 매체를 수용하기 위한 매체 유입구(38, 90, 126), 매체를 배출하기 위한 매체 배출구(40, 92, 128), 및 상기 매체 유입구(38, 90, 126)로부터 상기 매체 배출구(40, 92, 128)로 매체를 전달하기 위한 수단(12, 82, 122)을 더 포함한다. 보일러는, 배기 가스(EG1)를 상기 배기 가스 유입구(26, 94, 130)로부터 상기 제1 배기 가스 배출구(28, 96, 132)로 전달하기 위한 우회 파이프(20, 88, 124)를 더 포함하고 우회 파이프(20, 88, 124)는 보일러(2, 56, 58, 62, 70, 112)의 원주방향 벽(42, 98, 116)에 의해 에워싸이는 것을 특징으로 한다. 우회 조절기(44, 100, 134)는 우회 파이프(20, 88, 124)를 통한 배기 가스 유동을 조절하기 위해 우회 파이프(20, 88, 124)를 차단하거나 차단 해제하도록 배열된다. 제1 압력 센서(52, 108, 142)는 우회 파이프(20, 88, 124)의 상류에서 제1 배기 가스 압력을 측정하도록 배열된다. 제1 압력 센서(52, 108, 142) 및 우회 조절기(44, 100, 134)와 통신하는 제어 유닛(50, 106, 140)은 상기 제1 압력에 따라서 우회 조절기(44, 100, 134)를 제어하도록 배열된다.

Description

보일러 및 보일러 작동 방법
본 발명은 배기 가스로부터 매체로 열을 전달하기 위한 보일러 및 그의 설계에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 그러한 보일러를 작동시키는 방법에 관한 것이다.
보일러들은 잘 알려져 있고 많은 상이한 열 교환 응용들에서 사용된다. 예를 들어, 엔진에 의해서 생성된 배기 가스로부터 열을 회수하기 위해서 엔진 형태의 배기 가스 공급원 이후에 보일러가 배열될 수 있을 것이다. 그러한 보일러는 종종, 열 회수 보일러로 지칭된다. 그러한 보일러에서, 보일러를 통해 전달되는 매체, 전형적으로 물은 보일러를 통해 전달되는 엔진 배기 가스로부터의 열에 의해 가열된다. 엔진은 전형적으로, 상이한 부하들에서 작동될 수 있고, 보일러는 일반적으로, 전체 엔진 부하, 즉, 100% 엔진 부하에서의 작동을 포함하는 임의의 엔진 부하에서의 작동을 위해 치수가 결정된다. 보일러에 대한 치수 결정의 하나의 기준은 보일러 배기 가스 압력 강하일 수 있고, 보일러는 보일러 배기 가스 압력 강하가 150 mmWC를 초과하지 않도록 치수가 결정될 수 있다. 전형적으로, 엔진 부하가 높을수록, 보일러 배기 가스 압력 강하가 높다. 따라서, 보일러 배기 가스 압력 강하는 전형적으로, 전체 엔진 부하에서 가장 높다. 그러나, 실제로, 엔진은 전형적으로, 전부하에서 작동되지 않고, 그보다는 전부하의 55-85%에서 작동되고 이는 150 mmWC보다 상당히 낮은 보일러 배기 가스 압력 강하를 초래한다. 결과적으로, 보일러는 대부분의 경우들에서 과대하게 치수가 결정될 것이며, 이는 보일러를 불필요하게 비싸고 부피가 크게 만든다. 또한, 많은 응용들에서, 보일러의 작동 동안에 증기가 생성될 것이고, 이 증기는 필요하다면 상이한 목적들로 사용될 수 있다. 그러나, 필요한 것보다 더 많은 증기가 생성되는 경우에는, 이는 전형적으로, 전체 엔진 부하 동안의 경우일 수 있는데, 증기는 버려져야 한다. 그러므로, 보일러는 전형적으로, 증기를 버리기 위한 장비에 연결된다. 또한, 이러한 장비는 일반적으로, 임의의 엔진 부하에서의 작동을 위해 치수가 결정되고 그러므로 대부분의 경우들에서 과대하게 치수가 결정되며, 따라서 불필요하게 비싸고 부피가 크다.
본 발명의 목적은 상기 문제들을 적어도 부분적으로 해결하는 보일러 및 보일러 작동 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 기본 개념은, 전체 배기 가스 공급원 부하를 위해서가 아니라, 설계 부하로서 알려진 전형적인 배기 가스 공급원 부하를 위해서 보일러의 매체 및 배기 가스 전달 수단의 치수를 결정하는 것이고, 전형적인 배기 가스 공급원 부하보다 높은 작동으로부터 초래되는 과잉 배기 가스를 처리하기 위한 전용 수단을 보일러에 제공하는 것이다. 상기 목적을 달성하기 위한 보일러 및 방법이, 첨부된 청구항에서 정의되고 이하에서 논의된다.
본 발명에 따른 보일러는 배기 가스 또는 연도 가스로부터의 열을 매체에 전달하기 위해 배열된다. 보일러는 외부 제1 배기 가스 공급원으로부터 배기 가스를 수용하는 배기 가스 유입구, 외부 제1 배기 가스 공급원으로부터 배기 가스를 배출하는 제1 배기 가스 배출구, 및 외부 제1 배기 가스 공급원으로부터 배기 가스를 상기 배기 가스 유입구로부터 상기 제1 배기 가스 배출구로 전달하기 위한 수단을 포함한다. 보일러는 매체를 수용하기 위한 매체 유입구, 매체를 배출하기 위한 매체 배출구, 및 상기 매체 유입구로부터 상기 매체 배출구로 매체를 전달하기 위한 수단을 더 포함한다. 보일러는 외부 제1 배기 가스 공급원으로부터의 배기 가스를 상기 배기 가스 유입구로부터 상기 제1 배기 가스 배출구로 전달하기 위한 우회 파이프를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 우회 파이프는 보일러의 원주방향 벽에 의해 에워싸인다. 또한, 보일러는 우회 파이프를 통한 배기 가스 유동을 조절하기 위해 우회 파이프를 차단하거나 차단 해제하도록 배열된 우회 조절기, 및 우회 파이프 상류의 제1 배기 가스 압력을 측정하기 위한 제1 압력 센서를 포함한다. 또한, 보일러는 제1 압력 센서 및 우회 조절기와 통신하고 상기 제1 압력에 따라 우회 조절기를 제어하도록 배열되는 제어 유닛을 포함한다.
보일러는 육상 또는 해상 응용들을 위해 배열될 수 있다. 보일러는 선박과 같은 이동하는 배 선상에 설치될 수 있다.
가열될 매체는 임의의 적합한 매체, 예를 들어, 물일 수 있다. 매체는 보일러를 통과하는 도중에 부분적으로 또는 완전히 상을, 예컨대, 액체로부터 기체 상으로 변화시킬 수 있거나 변화시키지 않을 수 있다. 예를 들어, 매체 유입구는 적어도 부분적으로 액체 상의, 예를 들어, 물의 형태의 매체를 수용하도록 배열될 수 있는 반면, 매체 배출구는 적어도 부분적으로 기체 상의, 예를 들어, 증기 형태의 매체를 배출하도록 배열될 수 있다.
외부 제1 배기 가스 공급원은 임의의 적합한 유형, 예컨대, 디젤 엔진 또는 터빈일 수 있다.
본원에서, "유입구로부터 배출구로 전달"이라는 표현 및 유사한 표현은 "유입구로부터 배출구로의 방향으로 전달"을 의미하고, 반드시 유입구로부터 내내 그리고 배출구까지 내내 전달할 필요는 없다. 따라서, 배기 가스를 전달하기 위한 상기 수단, 매체를 전달하기 위한 상기 수단 및 상기 우회 파이프는 각각의 유입구들과 배출구들 사이에서 내내 연장될 수 있지만, 반드시 그럴 필요는 없다.
우회 파이프는 보일러의 원주방향 벽에 의해 에워싸이기 때문에, 이는 보일러 내부에 배열될 수 있다. 그러한 내부 우회 파이프는 보일러의 콤팩트하고 비용 효율적인 설계뿐만 아니라, 보일러의 상기 배기 가스 유입구와 상기 제1 배기 가스 배출구 사이의 비교적 짧은 배기 가스 경로를 가능하게 할 수 있다. 차례로, 이는 보일러를 통해 유동하는 배기 가스에 대한 비교적 낮은 압력 강하를 가능하게 할 수 있다. 또한, 그러한 내부 우회는 이하에서 더 논의될 바와 같이 보일러의 비교적 낮은 열 응력들과 연관될 수 있다. 게다가, 그러한 내부 우회는 기계적으로 간단하고, 콤팩트하며 경제적인 우회 조절기의 사용을 가능하게 할 수 있다.
원주방향 벽은 임의의 적합한 형상, 예컨대, 원형, 타원형, 다각형, 직사각형 등의 단면을 갖는 튜브의 형상을 가질 수 있다. 원주방향 벽은 추가로, 중실형 또는 중공형과 같은 임의의 적합한 설계를 가질 수 있고/거나 균일한 또는 불균일한 두께를 가질 수 있다. 예로서, 원주방향 벽은 중실 벽 부분들에 의해 연결된 다수의 평행한 튜브들을 포함하는 소위 패널 벽일 수 있다. 냉각 매체는 보일러를 통해 전달되는 배기 가스를 냉각시키기 위해 이러한 튜브들을 통해 공급될 수 있다.
보일러의 구성요소들은 임의의 적합한 물질, 예를 들어, 탄소강, 스테인리스강, 또는 알루미늄으로 만들어질 수 있다.
우회 파이프는 직선형 또는 곡선형과 같은 임의의 적합한 설계를 가질 수 있고, 원형 또는 타원형 또는 다각형 단면을 가질 수 있다.
전술한 바와 같이, 우회 조절기는 우회 파이프를 차단하거나 차단 해제하도록 배열된다. 본원에서, "차단"은 "완전히 폐쇄"를 의미하는 반면, "차단 해제"는 "완전히 또는 부분적으로 개방"을 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "상류"는 배기 가스 유동 방향에 대해 "이전"을 의미하는 반면, "하류"는 "이후"를 의미한다. 따라서, 제1 압력 센서는 보일러의 우회 파이프와 외부 제1 배기 가스 공급원 사이의 어딘가에 배치된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "통신" 및 유사한 것은 "직접적으로 또는 간접적으로 통신"을 의미한다. 통신은 유선 또는 무선일 수 있다.
전술한 바와 같이, 제어 유닛은 상기 제1 압력에 따라 우회 조절기를 제어하도록 배열된다. 제1 압력은 우회 조절기를 제어하기 위해 제어 유닛에 의해 사용되는 유일한 변수일 수 있거나 그렇지 않을 수 있다.
보일러 치수가 결정되는 외부 제1 배기 가스 공급원의 전형적인 부하까지의 부하에서, 외부 제1 배기 가스 공급원으로부터의 배기 가스는 상기 배기 가스 전달 수단에 의해 보일러를 통해 공급될 수 있다. 더 높은 부하들에서, 외부 제1 배기 가스 공급원으로부터의 과잉 배기 가스가 우회 파이프를 거쳐 보일러를 통해 공급될 수 있다. 보일러의 우회 파이프와 외부 제1 배기 가스 공급원 사이에서 측정된 제1 배기 가스 압력은 외부 제1 배기 가스 공급원의 부하에 의존한다. 우회 조절기를 상기 제1 배기 가스 압력에 따라 제어함으로써, 우회 파이프를 통하는 배기 가스 유동이 최적화될 수 있다. 따라서, 우회 파이프의 제공은, 비용 및 공간 효율적인, 외부 제1 배기 가스 공급원의 최대 부하 대신에 전형적인 부하에 기초하여, 보일러의 나머지뿐만 아니라 그에 연결된 임의의 증기 버림 장비의 치수를 결정하는 것을 가능하게 한다.
보일러는 배기 가스를 상기 배기 가스 유입구로부터 상기 제1 배기 가스 배출구로 전달하기 위한 상기 수단이 튜브들의 제1 다발을 포함하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 매체 유입구로부터 상기 매체 배출구로 매체를 전달하기 위한 상기 수단은, 튜브들의 상기 제1 다발을 에워싸는, 보일러의 상기 원주방향 벽을 포함할 수 있다.
튜브들, 우회 파이프 및 원주방향 벽은 보일러의 작동 동안에 본질적으로 동일한 온도를 얻기 위해 동일한 물질로 만들어질 수 있고, 이는 보일러에서의 비교적 낮은 열 응력들을 가능하게 할 수 있다.
튜브들은 임의의 적합한 설계, 예컨대, 직선형, 곡선형 또는 코일형 또는 나선형을 가질 수 있고, 원형 또는 타원형 또는 다각형 단면을 가질 수 있고, 튜브들은 서로 유사하거나 상이할 수 있다. 튜브들에는 표면 확장 요소들, 예컨대, 나선형 핀들(fins), 플레이트 핀들, 또는 임의의 다른 적합한 설계의 핀들이 제공될 수 있다.
튜브들의 개수는 2개 이상일 수 있고, 이들은 서로 그리고/또는 우회 파이프를 따라, 그리고 가능하게는 또한, 그에 평행하게 연장될 수 있다.
튜브들 각각은 우회 파이프의 내측 용적보다 작은 내측 용적을 가질 수 있다.
이 실시예에 따르면, 배기 가스는 보일러를 통해, 보일러의 상기 원주방향 벽에 의해 에워싸인 가열될 매체에 의해 둘러싸인 튜브들에서 공급되고, 배기 가스와 매체 사이의 열 교환은 튜브들의 벽들을 통해 이루어진다. 그러한 보일러는 연관 보일러로 지칭될 수 있다. 외부 제1 배기 가스 공급원의 전부하 대신에 전형적인 부하를 위해 그러한 연관 보일러의 치수를 결정할 때, 튜브들의 개수가 감소될 수 있으며, 이는 우회 파이프가 존재하는 경우에도 보일러를 저렴하고 공간을 덜 요구하게 만들 수 있다. 감소된 개수의 튜브들은 튜브들을 통한 증가된 배기 가스 속도를 의미하고, 이는 차례로, 배기 가스와 매체 사이의 열 전달의 증가된 효율, 및 또한, 튜브 내부 벽들 상의 퇴적물의 감소된 형성을 초래한다. 또한, 그러한 연관 보일러의 튜브들은, 우회 파이프를 통한 배기 가스 유동을 다시 허용하기 전에, "그들을 불어내기" 위해 튜브들을 통한 배기 가스 속도를 잠깐 증가시키기 위해서 우회 조절기에 의해 우회 파이프를 통한 배기 가스 유동을 신속히 차단함으로써, 외부 제1 배기 가스 공급원이 고부하에서 작동될 때 효율적으로 세정될 수 있다. 이는 튜브들에 배기 가스파를 생성하기 위해 반복적으로, 또는 1회 수행 수 있다.
연관 보일러로서 설계되는 대신에, 보일러는 상기 매체 유입구로부터 상기 매체 배출구로 매체를 전달하기 위한 상기 수단이 하나 이상의 튜브를 포함하도록 구성될 수 있다. 또한, 배기 가스를 상기 배기 가스 유입구로부터 상기 제1 배기 가스 배출구로 전달하기 위한 상기 수단은, 상기 1개 이상의 튜브를 에워싸는, 보일러의 상기 원주방향 벽을 포함할 수 있다.
또한, 이러한 하나 이상의 튜브는 임의의 적합한 설계, 예컨대, 직선형, 곡선형 또는 코일형 또는 나선형을 가질 수 있고, 원형 또는 타원형 또는 다각형 단면을 가질 수 있고, 서로 유사하거나 상이할 수 있고, 서로 그리고/또는 우회 파이프를 따라, 그리고 가능하게는 또한, 그에 평행하게 연장될 수 있고, 임의의 적합한 설계의 표면 확장 요소들이 제공될 수 있다.
이 실시예에 따르면, 가열될 매체는 보일러를 통해, 외부 제1 배기 가스 공급원으로부터의 배기 가스에 의해서 둘러싸인 튜브들에서 공급되고, 배기 가스는 보일러의 상기 원주방향 벽에 의해서 에워싸이고, 배기 가스와 매체 사이의 열 교환은 튜브들의 벽들을 통해서 이루어진다. 매체가 물이면, 그러한 보일러는 수관 보일러로 지칭될 수 있다.
보일러는 우회 파이프 하류의 제2 배기 가스 압력을 측정하기 위한 제2 압력 센서를 더 포함할 수 있다. 또한, 제어 유닛은 제2 압력 센서와 더 통신할 수 있고, 또한, 상기 제2 압력에 따라서 우회 조절기를 제어하도록 배열될 수 있다. 상이한 외부 인자들이 제1 압력 및 제2 압력에 영향을 미칠 수 있다. 제1 및 제2 압력들 모두에 따라서 우회 조절기를 제어함으로써, 그러한 외부 인자들은 "상쇄"될 수 있고 우회 조절기는 보일러 내의 조건들에만 의존하여 제어될 수 있다.
제1 및 제2 압력들은 우회 조절기를 제어하기 위해 제어 유닛에 의해 사용되는 유일한 변수들일 수 있거나 그렇지 않을 수 있다. 예로서, 제어 유닛은 제1 압력과 제2 압력 사이의 차이에 따라 우회 조절기를 제어하도록 배열될 수 있다.
제2 압력 센서는 상이한 위치들을 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 압력 센서는 보일러의 제1 배기 가스 배출구의 상류에, 즉, 제1 배기 가스 배출구와 우회 파이프 사이에 배열될 수 있다. 그러한 위치는 보일러의 일체형 구성요소로서 제2 압력 센서의 제공을 용이하게 한다.
또한, 제1 압력 센서는 상이한 위치들을 가질 수 있다. 예로서, 제1 압력 센서는 보일러의 배기 가스 유입구 하류에, 즉, 배기 가스 유입구와 우회 파이프 사이에 배열될 수 있다. 그러한 위치는 보일러의 일체형 구성요소로서 제1 압력 센서의 제공을 용이하게 한다. 다른 예로서, 제1 압력 센서는 보일러 이전에, 즉, 보일러의 배기 가스 유입구와 외부 제1 배기 가스 공급원 사이에서 제1 배기 가스 압력을 측정하기 위해 보일러의 배기 가스 유입구의 상류에 배열될 수 있다. 그러한 위치는 제1 배기 가스 압력의 더 정확한 측정을 가능하게 할 수 있고, 엔진 배압을 직접 측정하는 것을 가능하게 할 수 있다.
우회 파이프는 배기 가스를 수용하기 위한 배기 가스 유입구 및 배기 가스를 배출하기 위한 배기 가스 배출구를 포함할 수 있다. 또한, 우회 조절기는 우회 파이프를 차단하기 위해 우회 파이프의 배기 가스 유입구 및 배기 가스 배출구 중 하나를 커버하도록 배열될 수 있다. 그러한 우회 조절기는 우회 파이프를 외부로부터 차단할 수 있고, 이는 우회 조절기의 기계적으로 간단하고 신뢰성 있으며 접근가능한 구성을 가능하게 할 수 있다.
우회 조절기는 우회 파이프의 배기 가스 유입구 및 배기 가스 배출구 중 하나를 커버하도록 배열될 수 있지만, 우회 파이프의 배기 가스 유입구 및 배기 가스 배출구 중 다른 하나는 지속적으로 개방되도록 배열될 수 있다. 이는 보일러의 비교적 복잡하지 않은 설계 그리고 우회 파이프를 통한 배기 가스 유동의 여전히 만족스러운 제어를 가능하게 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 우회 조절기는 우회 파이프를 차단하기 위해 우회 파이프의 배기 가스 배출구를 커버하도록 배열된다. 이 실시예는, 온도가 전형적으로, 우회 파이프의 배기 가스 유입구에서보다 배기 가스 배출구에서 더 낮기 때문에, 우회 조절기에 비교적 온화한 환경을 제공한다. 대안적인 실시예에서, 대신에, 우회 조절기는 우회 파이프를 차단하기 위해 우회 파이프의 배기 가스 유입구를 커버하도록 배열될 수 있다.
우회 조절기는 임의의 적합한 설계를 가질 수 있다. 예로서, 우회 조절기는 우회 조절기의 기계적으로 간단하고 신뢰성 있으며 접근가능한 구성을 가능하게 할 수 있는 버터플라이 댐퍼를 포함할 수 있다.
보일러는 매체 배출구로부터 배출되는 증기의 증기 압력을 측정하기 위한 제3 압력 센서를 더 포함할 수 있다. 또한, 제어 유닛은 제3 압력 센서와 더 통신할 수 있고, 또한, 상기 증기 압력에 따라서 우회 조절기를 제어하도록 배열될 수 있다.
제1 압력 및 증기 압력은 우회 조절기를 제어하기 위해 제어 유닛에 의해 사용되는 유일한 변수들일 수 있거나 그렇지 않을 수 있다.
보일러에 의해서 생성되고 매체 배출구로부터 배출되는 증기는, 필요한 경우에, 상이한 목적들을 위해서 사용될 수 있다. 생성되었지만 필요하지 않은 증기는 이하에서 과잉 증기로 지칭된다. 생성된 증기의 양은 우회 파이프를 통한 배기 가스 유동을 조절함으로써 조절될 수 있다. 더 특히, 우회 파이프를 통한 배기 가스 유동을 증가시킴으로써, 증기의 생성이 감소될 수 있고, 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 더 많은 과잉 증기가 생성될수록, 상기 증기 압력이 더 높아진다. 상기 증기 압력에 따라서 우회 조절기를 제어함으로써, 증기의 생성이 실제 필요에 적응될 수 있다. 결과적으로, 과잉 증기의 생산이 제한될 수 있고, 이는 차례로, 과잉 증기를 취급하기 위한 장비, 예컨대, 증기 버림 장비의 규모를 축소하는 것을 가능하게 한다.
일 실시예에 따르면, 보일러는 매체 배출구로부터 배출되는 증기를 버리기 위해 상기 매체 배출구와 연통하는 연결부, 및 버려질 증기의 양을 측정하도록 배열된 증기 유량계를 더 포함한다. 또한, 제어 유닛은 증기 유량계와 통신하고, 또한, 증기의 상기 양에 따라서 우회 조절기를 제어하도록 배열된다.
증기 유량계에 의해 측정된 증기의 양 및 제1 압력은 우회 조절기를 제어하기 위해 제어 유닛에 의해 사용되는 유일한 변수들일 수 있거나 그렇지 않을 수 있다.
이 실시예에 따르면, 위에서 설명된 바와 같이 증기 압력을 측정하고 이를 사용하여 우회 조절기를 제어하는 대신에 또는 이에 추가하여, 버려질 증기의 양이 측정되고 우회 조절기를 제어하는 데 사용된다.
보일러는 제2 배기 가스 공급원으로부터의 배기 가스를 배출하기 위한 제2 배기 가스 배출구, 및 제2 배기 가스 공급원으로부터 상기 제2 배기 가스 배출구로 배기 가스를 전달하기 위한 튜브들의 제2 다발을 더 포함할 수 있고, 보일러의 상기 원주방향 벽은 상기 튜브들의 제2 다발을 에워싼다. 그러한 보일러는 복합 보일러로 지칭될 수 있다.
또한, 튜브들의 제2 다발은 2개 이상일 수 있고, 서로 그리고/또는 우회 파이프를 따라, 그리고 가능하게는 또한, 그에 평행하게 연장될 수 있고, 임의의 적합한 물질로 만들어질 수 있고, 임의의 적합한 설계를 가질 수 있고, 서로 유사하거나 상이할 수 있고, 각각은 우회 파이프의 내측 용적보다 작은 내측 용적을 가질 수 있다.
그러한 복합 보일러에서, 제2 배기 가스 공급원으로부터의 배기 가스는 보일러를 통해, 매체에 의해 둘러싸인 튜브들에서 공급되고 매체의 가열에 기여한다. 제2 배기 가스 공급원은 임의의 적합한 유형, 예컨대, 오일 및/또는 가스 연소식 버너일 수 있다.
배기 가스로부터 매체로 열을 전달하기 위한 보일러를 작동시키는 본 발명의 방법은, 외부 제1 배기 가스 공급원으로부터의 배기 가스를 보일러의 배기 가스 유입구로부터 제1 배기 가스 배출구로 전달하는 단계; 및 매체를 보일러의 매체 유입구로부터 매체 배출구로 전달하는 단계를 포함한다. 방법은, 외부 제1 배기 가스 공급원으로부터의 배기 가스를 상기 배기 가스 유입구로부터 상기 제1 배기 가스 배출구로 전달하도록 우회 파이프가 배열되는 보일러의 우회 파이프 상류에서 제1 배기 가스 압력을 측정하는 단계; 및 상기 제1 배기 가스 압력에 따라서, 우회 파이프를 통한 배기 가스 유동을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
방법은 우회 파이프 하류의 제2 배기 가스 압력을 측정하는 단계, 및 또한 상기 제2 압력에 따라서, 우회 파이프를 통하는 배기 가스 유동을 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
방법은 매체 배출구로부터 배출되는 증기의 증기 압력을 측정하는 단계, 및 또한 상기 증기 압력에 따라서, 우회 파이프를 통하는 배기 가스 유동을 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
방법은 매체 배출구로부터 배출되는 버려질 증기의 양을 측정하는 단계, 및 또한 증기의 상기 양에 따라서, 우회 파이프를 통하는 배기 가스 유동을 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 보일러의 상이한 실시예들의 상기 논의된 장점들은 본 발명에 따른 방법의 상이한 실시예들로 당연히 이전가능하다.
본 발명의 또 다른 목적들, 특징들, 양상들 및 장점들은 다음의 상세한 설명뿐만 아니라 도면들로부터 명백할 것이다.
이제, 첨부된 개략도들을 참조하여 본 발명이 더 상세히 설명할 것이고, 도면들에서,
도 1a는 엔진 및 제1 실시예에 따른 보일러의 개략적인 단면도를 예시하고,
도 1b는 제1 실시예에 따른 보일러의 부분의 개략적인 평면도를 예시하고,
도 2는 엔진 및 제2 실시예에 따른 보일러의 개략적인 단면도를 예시하고,
도 3은 엔진 및 제3 실시예에 따른 보일러의 개략적인 단면도를 예시하고,
도 4는 엔진 및 제4 실시예에 따른 보일러의 개략적인 단면도를 예시하고,
도 5는 제5 실시예에 따른 보일러의 개략적인 단면도를 예시하고,
도 6은 제6 실시예에 따른 보일러의 개략적인 단면도를 예시한다.
도 1a 및 1b에는 보일러(2)가 예시된다. 보일러(2)는 선박(예시되지 않음) 선상에 배열되고 선박의 디젤 엔진(4)의 형태의 외부 제1 배기 가스 공급원에 덕트(6)에 의해 연결된다. 디젤 엔진(4)에 의해 생성되는 배기 가스(EG1)는 배기 가스 열 회수를 위해 덕트(6)를 통해 보일러(2)로 공급된다. 보일러(2)는, 수직 방향으로 연속적으로 배열되는, 하부 챔버 또는 헤더(10), 하우징(12) 및 상부 챔버 또는 헤더(14)를 차례로 포함하는 탄소강 용기(8)를 포함한다. 하부 챔버(10) 및 하우징(12) 양쪽 모두는 원형 원통 형태를 갖고, 유사한 단면을 갖고 동심으로 배열되도록 일체로 형성된다. 상부 챔버(14)는 부분적으로 원형 원통 형태를 갖고, 하부 챔버(10) 및 하우징(12)보다 작은 단면을 갖는다.
보일러(2)는 탄소강의 상부 튜브 플레이트(24)와 하부 튜브 플레이트(22) 사이에서 용기(8) 내부에서 연장되는 탄소강 튜브들(18)의 제1 다발(16) 및 탄소강 우회 파이프(20)를 더 포함하고, 플레이트들은, 하우징(12)을 하부 및 상부 챔버들(10, 14)로부터 분리하는, 하우징(12)의 하부 및 상부 벽들을 형성한다. 우회 파이프(20)는 튜브들(18)에 의해 부분적으로 둘러싸인다. 튜브들(18) 및 우회 파이프(20)는 직선이고, 서로에 대해 그리고 하우징(12)의 종방향 중심 축(c)에 대해 평행하게 연장된다. 튜브들(18) 및 우회 파이프(20)는 모두 원형 단면을 갖고, 우회 파이프(20)의 내측 용적은 튜브들(18) 각각의 내측 용적보다 상당히 더 크다. 튜브들(18) 및 우회 파이프(20)는 용기(8)를 통해 배기 가스(EG1)를 전달하도록 배열되고, 배기 가스(EG1)는 하부 챔버(10) 내로 연장되는 배기 가스 유입구(26)를 통해 보일러(2)에 의해 수용되고, 상부 챔버(14) 외부로 연장되는 제1 배기 가스 배출구(28)를 통해 보일러(2)에 의해 배출된다. 배기 가스(EG1)는 배기 가스 유입구(26)를 통해 하부 챔버(10) 내로, 튜브(18)를 통해, 그리고 가능하게는 또한, 이하에서 더 논의될 바와 같이 우회 파이프(20)를 통해 상부 챔버(14) 내로 그리고 제1 배기 가스 배출구(28)를 통해 공급된다.
또한, 보일러(2)는 용기(8) 내부에 배열되는 노(30) 및 노(30)와 보일러의 상부 튜브 플레이트(24) 사이의 하우징(12) 내부에 연장되는 (도 1a에만 예시된) 탄소강 튜브들(34)의 제2 다발(32)을 포함한다. 튜브들(34)은 직선이고, 서로에 대해 그리고 하우징(12)의 종방향 중심 축(c)에 대해 평행하게 연장된다. 튜브들(34)은 모두 원형 단면을 갖고, 우회 파이프(20)의 내측 용적은 튜브들(34) 각각의 내측 용적보다 상당히 더 크다. 튜브들(34)은, 배기 가스(EG2)가, 상부 튜브 플레이트(24)에 배열된 제2 배기 가스 배출구(36)를 통해 보일러(2)를 떠나기 전에, 노(30) 내부에 배열된 오일 연소식 버너(예시되지 않음) 형태의 제2 배기 가스 공급원으로부터 하우징(12)을 통해 배기 가스(EG2)를 전달하도록 배열된다.
엔진(4), 보일러(2), 및 가능하게는 오일 연소식 버너의 작동 동안에, 하우징(12)은 매체, 여기서는 물로 채워지고, 이는 매체 유입구(38)를 통해 하우징(12) 내로 공급된다. 또한, 배기 가스(EG1)는 튜브들(18) 및 가능하게는 우회 파이프(20)를 통해 공급되고, 배기 가스(EG2)는 오일 연소식 버너가 작동되는 경우 튜브들(34)을 통해 공급된다. 물은 튜브들(18), 튜브들(34) 및 우회 파이프(20)를 둘러싸고 그 주위에서 유동하며, 물이 배기 가스(EG1 및 EG2)보다 차갑기 때문에, 열이 배기 가스로부터 노 및 튜브들의 벽들을 통해, 가열되고 물과 증기의 혼합물의 형태로 매체 배출구(40)를 통해 보일러(2)를 떠나는 물로 전달된다. 하우징(8)의 원주방향 벽(42), 튜브들(18), 우회 파이프(20) 및 튜브들(34)은 동일한 물질로 제조되고 모두 공통 물 용적에 침지되기 때문에, 그들의 온도는 비교적 적게 상이할 것이고, 이는 보일러에서 비교적 제한된 열 응력을 야기할 것이다. 따라서, 튜브들(18)의 제1 다발(16) 및 우회 파이프(20)는 배기 가스(EG1)를 배기 가스 유입구(26)로부터 제1 배기 가스 배출구(28)로 전달하기 위한 수단으로서 역할을 하고, 한편 하우징(8)의 원주방향 벽(42)은 매체를 매체 유입구(38)로부터 매체 배출구(40)로 전달하기 위한 수단으로서 역할을 한다.
디젤 엔진(4)은 보일러 배기 가스 압력 강하가 150 mmWC 이하일 때에 최적으로 작동한다. 보일러(2)는, 보일러 배기 가스 압력 강하 압력이, 최대 디젤 엔진 부하의 55-85%인 디젤 엔진 설계 부하에서 대략 150 mmWC이도록 치수가 결정된다. 엔진이 설계 부하 이하에서 작동될 때, 배기 가스(EG1)는 튜브들(18)을 통해 하우징(12)을 통해 전달될 것이다. 그러나, 디젤 엔진이 어떤 이유로든 설계 부하 초과의 부하에서 작동되면, 엔진 배기 가스(EG1)는 엔진 배압의 증가를 피하기 위해 하우징(12)을 통해 또한 우회 파이프(20)를 통해 전달될 것이다. 우회 파이프(20)를 통한 배기 가스 유동은 버터플라이 댐퍼(44) 형태의 우회 조절기에 의해 조절된다. 버터플라이 댐퍼(44)는 우회 파이프(20)의 배기 가스 배출구(46)에 배열되어 그를 개방하고 배기 가스(EG1)의 통과를 허용하거나, 그를 폐쇄하고 배기 가스(EG1)의 통과를 방지한다. 도 1a 및 1b에서, 버터플라이 댐퍼(44)는 폐쇄된 상태로 예시된다. 우회 파이프(20)의 배기 가스 유입구(48)는 지속적으로 개방된다.
보일러(2)는 버터플라이 댐퍼(44)의 개방 및 폐쇄를 제어하기 위해 버터플라이 댐퍼(44)에 연결되는 제어 유닛(50)을 포함한다. 제어 유닛(50)은 내부의 제1 배기 가스 압력을 측정하기 위해 보일러(2)의 하부 챔버(10)에 배열되는 제1 압력 센서(52), 및 내부의 제2 배기 가스 압력을 측정하기 위해 보일러(2)의 상부 챔버(14)에 배열되는 제2 압력 센서(54)와 통신한다. 제2 및 제1 배기 가스 압력들 사이의 차이는 엔진 배압과 직접적으로 관련되고, 제어 유닛(50)은 이러한 압력차에 따라서 버터플라이 댐퍼(44)의 개방 및 폐쇄를 제어하도록 배열된다. 이에 따라, 압력차가, 미리 설정된 한계 값을 초과하면, 버터플라이 댐퍼(44)는 압력차에 따른 정도로 개방될 것이다. 그러나, 압력차가, 미리 설정된 한계 값 미만이면, 버터플라이 댐퍼(44)는 폐쇄될 것이다.
위에서 언급된 바와 같이, 보일러(2)는 매체 배출구(40)를 통해 하우징(12)을 떠나는 증기를 생성한다. 이 증기는 선박 선상에서 다양한 목적들로 사용될 수 있다. 디젤 엔진(4)으로부터의 배기 가스(EG1)에 의해 생성된 증기가 충분하지 않으면, 노(30)의 오일 연소식 버너가, 버너로부터의 배기 가스(EG2)에 의한 추가적인 증기의 생성을 위해 작동될 수 있다. 당연히, 보일러의 대안적인 실시예에서, 노(30), 튜브들(34)의 제2 다발(32) 및 제2 배기 가스 배출구(36)는 생략될 수 있다.
따라서, 엔진 부하가 설계 부하를 초과하는 경우에도, 우회 파이프(20), 버터플라이 댐퍼(44) 및 제어 유닛(50)에 의해, 보일러 배기 가스 압력 강하는 150 mmWC 이하로 유지될 수 있다. 또한, 우회 파이프(20), 버터플라이 댐퍼(44) 및 제어 유닛(50)은, 튜브들(16) 내부로부터 퇴적물들을 "불어내기" 위해 버터플라이 댐퍼(44)에 의해 우회 파이프(20)를 통한 배기 가스 유동을 갑자기 차단하기 전에 엔진(4)을 설계 부하 초과로 작동시키고 보일러(2)를 우회 파이프(20)를 통한 배기 가스 유동으로 작동시킴으로써, 보일러(2)를 효과적으로 세정할 가능성을 제공한다.
도 2에 다른 보일러(56)가 예시된다. 보일러(56)는 보일러(2)와 매우 유사하며, 이하에서는 보일러(56)의 구별되는 특징들에 집중할 것이다. 보일러(56)는 제1 압력 센서(52)를 포함하지만, 보일러(2)의 제2 압력 센서(54)를 포함하지 않는다. 보일러(56)에서, 제1 압력 센서(52)는 디젤 엔진(4) 바로 뒤에 위치되고 디젤 엔진(4)의 엔진 배압을 측정하도록 배열된다. 제어 유닛(50)은 이 엔진 배압에 따라서 버터플라이 댐퍼(44)의 개방 및 폐쇄를 제어하도록 배열된다.
도 3에 다른 보일러(58)가 예시된다. 보일러(58)는 보일러(2)와 매우 유사하며, 이하에서는 보일러(58)의 구별되는 특징들에 집중할 것이다. 이전의 설명에 따르면, 액체 물은 배기 가스(EG1) 및 가능하게는 배기 가스(EG2)와의 열 교환을 통해 보일러(58) 내부에서 증기로 변환된다. 이 증기는 선박 선상에서 다양한 목적들로 사용될 수 있다. 엔진(4)에 의해 생성되는 배기 가스(EG1)가 많을수록, 보일러(58)에 의해 더 많은 증기가 생성될 수 있다. 또한, 더 많은 생성된 배기 가스(EG1)가 튜브들(18)을 통과할수록, 더 많은 증기가 생성된다. 다시 말해서, 특정 엔진 부하에 대해, 모든 배기 가스(EG1)가 튜브들(18)을 통해 하우징(12)을 통과하고 배기 가스(EG1)가 우회 파이프(20)를 통과하지 않으면 대부분의 증기가 생성되는데, 이는, 배기 가스 유동 속도, 그리고 따라서 열 전달 효율이, 튜브들(18)보다 우회 파이프(20)에 대해 더 낮을 것이기 때문이다. 필요한 것보다 많은 증기가 보일러(58)에 의해 생성되면, 과잉 증기는 보일러(58)에 연결된 증기 버림 장비(예시되지 않음)에 의해 버려진다. 우회 파이프(20)에 의해, 과잉 증기의 생성이 제한될 수 있고, 이는 증기 버림 장비 용량이 감소될 수 있음을 의미한다.
제1 및 제2 압력 센서들(52, 54) 이외에, 보일러(58)는 보일러(58)의 매체 배출구(40)로부터 연장되는 연결부에 배열되는 증기 압력 센서(60) 형태의 제3 압력 센서를 포함한다. 제어 유닛(50)은 증기 압력 센서(60)와 통신하고, 또한, 증기 압력 센서(60)에 의해 측정되는 증기 압력에 따라서 버터플라이 댐퍼(44)의 개방 및 폐쇄를 제어하도록 구성된다. 이에 따라, 증기 압력이, 미리 설정된 한계 값을 초과하면, 버터플라이 댐퍼(44)는 증기 압력의 크기에 따른 정도로 개방될 것이다. 증기 압력이, 미리 설정된 한계 값 미만이지만, 제1 및 제2 압력 센서들(52 및 54)에 의해 측정된 제2 및 제1 배기 가스 압력들 사이의 차이가, 미리 설정된 한계 값을 초과하면, 버터플라이 댐퍼(44)는 압력차의 크기에 따른 정도로 개방될 것이다. 증기 압력이, 미리 설정된 한계 값 미만이고 압력차가, 미리 설정된 한계 값 미만이면, 버터플라이 댐퍼(44)는 폐쇄될 것이다.
따라서, 우회 파이프(20), 버터플라이 댐퍼(44) 및 제어 유닛(50)에 의해서, 예컨대, 버려져야 하는 증기의 양을 감소시켜서, 보일러에 연결된 증기 버림 장비의 규모축소를 가능하게 하기 위해, 증기의 생성이 증기에 대한 실제 필요에 적응될 수 있다.
도 4에 다른 보일러(62)가 예시된다. 보일러(62)는 보일러(58)와 매우 유사하며, 이하에서는 보일러(58)의 구별되는 특징들에 집중할 것이다. 보일러(62)에 의해 생성되고 매체 배출구(40)로부터 배출되는 증기는 선박 선상에서 사용하기 위해 연결부(64)를 통해 공급되거나 버려지기 위해 연결부(66)를 통해 공급된다. 보일러(62)는 보일러(58)의 증기 압력 센서(60) 대신에 증기 유량계(68)를 포함한다. 증기 유량계(68)는 버려질 증기의 유동을 측정하기 위해 연결부(66)에 배열된다. 측정된 증기 압력에 따라서 버터플라이 댐퍼(44)의 개방 및 폐쇄를 제어하는 대신에, 보일러(62)의 제어 유닛(50)은 연결부(66)에서의 증기의 측정된 유동에 따라서 버터플라이 댐퍼(44)의 개방 및 폐쇄를 제어하도록 배열된다.
도 5에 다른 보일러(70)가 예시된다. 보일러(70)는 보일러(2)에 대한 몇몇 유사점들을 갖고, 이하에서는 보일러(70)의 구별되는 특징들에 집중할 것이다. 보일러(70)는 선박(예시되지 않음) 선상에 배열되고 디젤 엔진(예시되지 않음)의 형태의 외부 제1 배기 가스 공급원에 연결된다. 디젤 엔진에 의해 생성된 배기 가스(EG1)는 배기 가스 열 회수를 위해 보일러(70)에 공급된다. 보일러(70)는, 수직 방향으로 연속적으로 배열되는, 하부 챔버(74), 하우징(76) 및 상부 챔버(78)를 차례로 포함하는 용기(72)를 포함한다. 하부 및 상부 챔버들(74 및 78) 및 하우징(76) 모두는 원형 원통 형태를 갖고, 유사한 단면을 갖고 동심으로 배열되도록 일체로 형성된다.
보일러(70)는 하부 튜브 플레이트(84)와 상부 튜브 플레이트(86) 사이에서 연장되는 튜브들(82)의 제3 다발(80)을 더 포함하고, 플레이트들은, 하부 및 상부 챔버들(74 및 78)로부터 하우징(76)을 분리하는, 하우징(76)의 하부 및 상부 벽들을 형성하고, 평행한 우회 파이프(88)는 하우징(76) 내부에서 연장된다. 튜브들(82)은 하우징(76)을 통해 물 및 증기를 전달하도록 배열되고, 물은 하부 챔버(74) 내로 연장되는 매체 유입구(90)를 통해 보일러(70)에 의해 수용되고, 증기는 상부 챔버(78) 외부로 연장되는 매체 배출구(92)를 통해 보일러(70)로부터 배출된다. 하우징(76) 및 우회 파이프(88)는 보일러(70)를 통해 배기 가스(EG1)를 전달하도록 배열되고, 배기 가스(EG1)는 하우징(76)의 하부 부분 내로 연장되는 배기 가스 유입구(94)를 통해 보일러(70)에 의해 수용되고, 하우징(76)의 상부 부분 외부로 연장되는 (제1) 배기 가스 배출구(96)를 통해 보일러(70)로부터 배출된다.
엔진 및 보일러(70)의 작동 동안에, 배기 가스(EG1)가 하우징(76)을 통해서 공급된다. 하우징(76)의 원주방향 벽(98)은 배기 가스(EG1)를 배기 가스 유입구(94)로부터 (제1) 배기 가스 배출구(96)로 전달하기 위한 수단으로서 역할을 한다. 또한, 배기 가스(EG1)가 가능하게는, 이하에서 더 논의될 바와 같이, 우회 파이프(88)를 통해서 공급된다. 하우징(76) 내부에서, 배기 가스(EG1)는 튜브들(82) 및 우회 파이프(88) 주위를 둘러싸고 유동한다. 또한, 물이 매체 유입구(90)로부터 튜브들(82) 내로 공급되며, 물은 배기 가스(EG1)보다 차갑기 때문에, 열이 튜브들(82)의 벽들을 통해 배기 가스(EG1)로부터, 가열되고 증기의 형태로 또는 물과 증기의 혼합물의 형태로 매체 배출구(92)를 통해 보일러(70)를 떠나는, 튜브들(82) 내의 물로 전달된다. 따라서, 튜브들(82)의 다발(80)은 물 및 증기를 매체 유입구(90)로부터 매체 배출구(92)로 전달하기 위한 수단으로서 역할을 한다.
엔진이 설계 부하 이하에서 작동될 때, 배기 가스(EG1)는 하우징(76)을 통해 우회 파이프(88) 외부로 전달될 것이다. 그러나, 엔진이 설계 부하 초과의 부하에서 작동되면, 엔진 배기 가스(EG1)는 150 mmWC를 초과하는 보일러 배기 가스 압력을 회피하기 위해, 또한 우회 파이프(88)를 거쳐 하우징(76)을 통해 전달될 것이다. 우회 파이프(88)를 통한 배기 가스 유동은 우회 파이프(88)의 배기 가스 배출구(102)에 배열된 버터플라이 댐퍼(100)에 의해 조절된다. 우회 파이프(88)의 배기 가스 유입구(104)는 지속적으로 개방된다.
보일러(70)는, 버터플라이 댐퍼(100)에 연결되고 제1 압력 센서(108)에 의해 우회 파이프(88)의 상류에서 측정된 제1 배기 가스 압력과 제2 압력 센서(110)에 의해 우회 파이프(88)의 하류에서 측정된 제2 배기 가스 압력 사이의 압력차에 기초하여 버터플라이 댐퍼의 개방 및 폐쇄를 제어하기 위한 제어 유닛(106)을 포함한다.
도 6에 다른 보일러(112)가 예시된다. 보일러(112)는 보일러(70)에 대한 유사점들을 갖고, 이하에서는 보일러(112)의 구별되는 특징들에 집중할 것이다. 보일러(112)는, 각각, 원통형 원주방향 벽(116) 및 하부 및 상부 벽들(118 및 120)에 의해 한정되는 하우징(114)을 포함한다. 보일러(112)는 하우징(114) 내부의 우회 파이프(124) 주위에서 연장되는 다수의 나선형 튜브들(122)(여기서는 2개)을 더 포함한다. 튜브들(122)은 하우징(114)을 통해 물 및 증기를 전달하도록 배열되고, 물은 하우징(114)의 하부 부분 내로 연장되는 매체 유입구(126)를 통해 보일러(112)에 의해 수용되고, 증기 또는 증기와 물의 혼합물은 하우징(114)의 상부 부분 외부로 연장되는 매체 배출구(128)를 통해 보일러(112)로부터 배출된다. 하우징(114) 및 우회 파이프(124)는 디젤 엔진(예시되지 않음)으로부터의 배기 가스(EG1)를 보일러(112)를 통해 전달하도록 배열되고, 배기 가스(EG1)는 하우징(114)의 하부 벽(118)을 통해 연장되는 배기 가스 유입구(130) 및 하우징(114)의 상부 벽(120)을 통해 연장되는 (제1) 배기 가스 배출구(132)를 통해 보일러(112)에 의해 수용된다.
보일러(112)는 우회 파이프(124)를 통한 배기 가스 유동을 조절하기 위해 우회 파이프(124)의 배기 가스 배출구(136)에 배열된 버터플라이 댐퍼(134)를 포함한다. 우회 파이프(124)의 배기 가스 유입구(138)는 지속적으로 개방된다. 또한, 보일러(112)는, 버터플라이 댐퍼(134)에 연결되고 제1 압력 센서(142)에 의해 우회 파이프(124)의 상류에서 측정된 제1 배기 가스 압력과 제2 압력 센서(144)에 의해 우회 파이프(124)의 하류에서 측정된 제2 배기 가스 압력 사이의 압력차에 기초하여 버터플라이 댐퍼의 개방 및 폐쇄를 제어하기 위한 제어 유닛(140)을 포함한다.
본 발명의 상기 설명된 실시예들은 예들로서만 봐야 한다. 관련 기술분야의 통상의 기술자는 논의된 실시예들이 본 발명의 개념으로부터 벗어나지 않고 다수의 방식들로 변경되고 조합될 수 있다는 것을 인식한다.
예로서, 제2 압력 센서는 또한 도 3-6에 예시된 보일러들에서 생략될 수 있다. 추가적으로/대안적으로, 제1 압력 센서는 엔진 배압을 측정하기 위해 보일러의 배기 가스 유입구의 상류에 배열될 수 있다.
다른 예로서, 또한, 도 2 및 4-6에 예시된 보일러들은 매체 배출구로부터 배출되는 증기의 증기 압력을 측정하기 위한 제3 압력 센서를 포함할 수 있다. 유사하게, 또한, 도 2, 3 및 5-6에 예시된 보일러들은 증기 버림을 위한 연결부 및 버려질 증기의 양을 측정하기 위한 증기 유량계를 포함할 수 있다.
우회 조절기는 버터플라이 댐퍼로서 설계될 필요는 없지만, 임의의 적합한 방식으로, 예를 들어, 가스 댐퍼, 단일 또는 다중 블레이드 댐퍼, 루버 댐퍼, 길로틴 댐퍼 또는 유입구 베인 댐퍼로서 설계될 수 있다.
우회 파이프의 단부를 외부로부터 차단하도록 배열되는 것에 대한 대안으로서, 우회 조절기는 대신에 우회 파이프 내부에 배열되고/거나 우회 파이프의 중간 부분에서 우회 파이프를 차단하도록 배열될 수 있다.
본 발명과 관련되지 않은 세부 사항들의 설명은 생략되었고, 도면들은 단지 개략적이고 축척에 따라 도시되지 않았다는 점이 강조되어야 한다. 또한, 도면들 중 일부는 다른 도면들보다 더 단순화되었다는 점이 언급되어야 한다. 그러므로, 일부 구성요소들은 하나의 도면에 예시될 수 있지만 다른 도면에서는 제외될 수 있다. 마지막으로, 본원에서 사용되는 바와 같이, "제1", "제2", "최상부", "바닥", "상부", "하부", "수평", "수직" 등의 접두사들은 단지, 상이한 구성요소 사이를 구별하기 위해서만 사용되고, 상대 위치설정 또는 배향에 관하여 어떠한 요건들도 부여하지 않는다.

Claims (18)

  1. 배기 가스(EG1, EG2)로부터 매체로 열을 전달하기 위한 보일러(2, 56, 58, 62, 70, 112)로서,
    보일러(2, 56, 58, 62, 70, 112)는 외부 제1 배기 가스 공급원(4)으로부터 배기 가스(EG1)를 수용하기 위한 배기 가스 유입구(26, 94, 130), 외부 제1 배기 가스 공급원(4)으로부터 배기 가스(EG1)를 배출하기 위한 제1 배기 가스 배출구(28, 96, 132), 외부 제1 배기 가스 공급원(4)으로부터의 배기 가스(EG1)를 상기 배기 가스 유입구(26, 94, 130)로부터 상기 제1 배기 가스 배출구(28, 96, 132)로 전달하기 위한 수단(16, 18, 76, 114), 매체를 수용하기 위한 매체 유입구(38, 90, 126), 매체를 배출하기 위한 매체 배출구(40, 92, 128), 및 매체를 상기 매체 유입구(38, 90, 126)로부터 상기 매체 배출구(40, 92, 128)로 전달하기 위한 수단(12, 82, 122)을 포함하는, 보일러에 있어서,
    외부 제1 배기 가스 공급원(4)으로부터의 배기 가스(EG1)를 상기 배기 가스 유입구(26, 94, 130)로부터 상기 제1 배기 가스 배출구(28, 96, 132)로 전달하기 위한 우회 파이프(20, 88, 124) - 우회 파이프(20, 88, 124)는 보일러(2, 56, 58, 62, 70, 112)의 원주방향 벽(42, 98, 116)에 의해 에워싸임 -, 우회 파이프(20, 88, 124)를 통하는 배기 가스 유동을 조절하기 위해 우회 파이프(20, 88, 124)를 차단하거나 차단 해제하도록 배열된 우회 조절기(44, 100, 134), 우회 파이프(20, 88, 124)의 상류에서 제1 배기 가스 압력을 측정하기 위한 제1 압력 센서(52, 108, 142), 및 제1 압력 센서(52, 108, 142) 및 우회 조절기(44, 100, 134)와 통신하고 상기 제1 압력에 따라서 우회 조절기(44, 100, 134)를 제어하도록 배열된 제어 유닛(50, 106, 140)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 보일러(2, 56, 58, 62, 70, 112).
  2. 제1항에 있어서,
    배기 가스(EG1)를 상기 배기 가스 유입구(26)로부터 상기 제1 배기 가스 배출구(28)로 전달하기 위한 상기 수단(18)은 튜브(18)의 제1 다발(16)을 포함하고, 매체를 상기 매체 유입구(38)로부터 상기 매체 배출구(40)로 전달하기 위한 상기 수단(12)은 상기 튜브(18)의 제1 다발(16)을 에워싸는 보일러(2, 56, 58, 62)의 상기 원주방향 벽(42)을 포함하는, 보일러(2, 56, 58, 62).
  3. 제1항에 있어서,
    매체를 상기 매체 유입구(90, 126)로부터 상기 매체 배출구(92, 128)로 전달하기 위한 상기 수단(82, 122)은 하나 이상의 튜브(82, 122)를 포함하고, 배기 가스(EG1)를 상기 배기 가스 유입구(94, 130)로부터 상기 제1 배기 가스 배출구(96, 132)로 전달하기 위한 상기 수단(76, 114)은 상기 하나 이상의 튜브(82, 122)를 에워싸는 보일러(70, 112)의 상기 원주방향 벽(98, 116)을 포함하는, 보일러(70, 112).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    우회 파이프(20, 88, 124)의 하류에서 제2 배기 가스 압력을 측정하기 위한 제2 압력 센서(54, 110, 144)를 더 포함하고, 제어 유닛(50, 106, 140)은 추가로, 제2 압력 센서(54, 110, 144)와 통신하고, 또한, 상기 제2 압력에 따라서 우회 조절기(44, 100, 134)를 제어하도록 배열되는, 보일러(2, 58, 62, 70, 112).
  5. 제4항에 있어서,
    제2 압력 센서(54, 110, 144)는 보일러(2, 58, 62, 70, 112)의 제1 배기 가스 배출구(28, 96, 132)의 상류에 배열되는, 보일러(2, 58, 62, 70, 112).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 압력 센서(52, 108, 142)는 보일러(2, 58, 62, 70, 112)의 배기 가스 유입구(26, 94, 130)의 하류에 배열되는, 보일러(2, 58, 62, 70, 112).
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 압력 센서(52)는 보일러(56) 이전에 제1 배기 가스 압력을 측정하기 위해 보일러(56)의 배기 가스 유입구(26)의 상류에 배열되는, 보일러(56).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    우회 파이프(20, 88, 124)는 배기 가스(EG1)를 수용하기 위한 배기 가스 유입구(48, 104, 138) 및 배기 가스(EG1)를 배출하기 위한 배기 가스 배출구(46, 102, 136)를 포함하고, 우회 조절기(44, 100, 134)는 우회 파이프(20, 88, 124)를 차단하기 위해서 우회 파이프(20, 88, 124)의 배기 가스 유입구(48, 104, 138) 및 배기 가스 배출구(46, 102, 136) 중 하나를 커버하도록 배열되는, 보일러(2, 56, 58, 62, 70, 112).
  9. 제8항에 있어서,
    우회 파이프(20, 88, 124)의 배기 가스 유입구(48, 104, 138) 및 배기 가스 배출구(46, 102, 136) 중 다른 하나는 지속적으로 개방되도록 배열되는, 보일러(2, 56, 58, 62, 70, 112).
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    우회 조절기(44, 100, 134)는 우회 파이프(20, 88, 124)를 차단하기 위해 우회 파이프(20, 88, 124)의 배기 가스 배출구(46, 102, 136)를 커버하도록 배열되는, 보일러(2, 56, 58, 62, 70, 112).
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    우회 조절기(44, 100, 134)는 버터플라이 댐퍼(44, 100, 134)를 포함하는, 보일러(2, 56, 58, 62, 70, 112).
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    매체 배출구(40)로부터 배출되는 증기의 증기 압력을 측정하기 위한 제3 압력 센서(60)를 더 포함하고, 제어 유닛(50)은 추가로, 제3 압력 센서(60)와 통신하고, 또한, 상기 증기 압력에 따라서 우회 조절기(44)를 제어하도록 배열되는, 보일러(58).
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    매체 배출구(40)로부터 배출되는 증기를 버리기 위해 상기 매체 배출구(40)와 연통하는 연결부(66), 및 버려질 증기의 양을 측정하도록 배열된 증기 유량계(68)를 더 포함하고, 제어 유닛(50)은 추가로, 증기 유량계(68)와 통신하고, 또한, 증기의 상기 양에 따라서 우회 조절기(44)를 제어하도록 배열되는, 보일러(62).
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 배기 가스 공급원으로부터의 배기 가스(EG2)를 배출하기 위한 제2 배기 가스 배출구(36), 및 제2 배기 가스 공급원으로부터 상기 제2 배기 가스 배출구(36)로 배기 가스(EG2)를 전달하기 위한 튜브(34)의 제2 다발(32)을 더 포함하고, 보일러(2, 56, 58, 62)의 상기 원주방향 벽(42)은 상기 튜브(34)의 제2 다발(32)을 에워싸는, 보일러(2, 56, 58, 62).
  15. 배기 가스(EG1, EG2)로부터 매체로 열을 전달하기 위해 보일러(2, 56, 58, 62, 70, 112)를 작동시키는 방법으로서,
    외부 제1 배기 가스 공급원(4)으로부터의 배기 가스(EG1)를 보일러(2, 56, 58, 62, 70, 112)의 배기 가스 유입구(26, 94, 130)로부터 제1 배기 가스 배출구(28, 96, 132)로 전달하는 단계,
    매체를 보일러(2, 56, 58, 62, 70, 112)의 매체 유입구(38, 90, 126)로부터 매체 배출구(40, 92, 128)로 전달하는 단계를 포함하는, 방법에 있어서,
    보일러(2, 56, 58, 62, 70, 112)의 우회 파이프(20, 88, 124)의 상류에서 제1 배기 가스 압력을 측정하는 단계 - 우회 파이프(20, 88, 124)는 외부 제1 배기 가스 공급원(4)으로부터의 배기 가스(EG1)를 상기 배기 가스 유입구(26, 94, 130)로부터 상기 제1 배기 가스 배출구(28, 96, 132)로 전달하도록 배열됨 -, 및
    상기 제1 배기 가스 압력에 따라서, 우회 파이프(20, 88, 124)를 통한 배기 가스 유동을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    우회 파이프(20, 88, 124)의 하류에서 제2 배기 가스 압력을 측정하는 단계, 및
    또한 상기 제2 압력에 따라서, 우회 파이프(20, 88, 124)를 통한 배기 가스 유동을 조절하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    매체 배출구(40)로부터 배출되는 증기의 증기 압력을 측정하는 단계, 및
    또한 상기 증기 압력에 따라서, 우회 파이프(20)를 통한 배기 가스 유동을 조절하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    매체 배출구(40)로부터 배출되는 버려질 증기의 양을 측정하는 단계, 및
    또한 증기의 상기 양에 따라서, 우회 파이프(20)를 통한 배기 가스 유동을 조절하는 단계를 더 포함하는, 방법.
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