KR840001100B1 - 증기 발생기 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

증기 발생기 장치

제1도는 리어 가스 패스(rear gas pass)의 일반적인 위치를 도시하는 증기발생기의 개략적인 측면도.

제2도는 리어 가스 패스의 벽을 덮고 있는 증기흐름통로 설비의 설명도.

본 발명은 화석연료-연소 증기발생기에 관한 것으로서, 특히 리어 가스 패스의 벽을 덮기 위한 증기흐름통로 설비에 관한 것이다.

대형 화석연료-연소 증기 발생기에 있어서, 연료는 수직으로 뻗은 로에서 연소되어 로벽에 배열되어 있는 다수의 관에서 증기를 발생시킨다. 로의 상부를 떠나는 가스는 수평으로 리어 가스 패스로 흐르고 굴뚝으로 이동하도록 상기 가스 패스를 통해 하부로 흐른다. 수평으로 흐르는 부분과하부르 흐르는 리에패스 내에서 다관형태의 열교환면이 지지되어 있는데, 이 면은 상기 증기를 과열시키는데 사용되고 터빈의 일부를 관통한 후에는 증기를 재열시키는데 사용된다. 절탄기 가열면도 역시 통상적으로 수직가스 패스의 하부 바닥에 매달려 있다.

이러한 가스 패스를 통과하여 흐르는 가스는 포화증기의 온도보다 더 높은 경향이 있는데, 종래의 장치에 있어서는 드럼과 과열기면 사이의 포화증기를 운반하는 관들을 벽에 나란히 배열하므로서 벽을 냉각시켰다.

이러한 관들은 벽에 설치할 뿐만 아니라 벽자체와 다른 압축 및 비압축 부품의 지지부재로서 작용한다.

벽에 대한 열전달은 낮은 가온도에서 복사 열전달이 거의 이루어지지으므로 관으로 덮힌 벽은 높은 대류 열전달 특성을 갖지 않는다. 그러나, 리어 가스 패스의 전면벽에 배열되어 있는 관들은 가스 입구를 통하여 지붕위의 지지 높이까지 위로 관통하고 가스가 관들을 가로질러 흐르므로 대류 열전달을 받게 된다.

이러한 관들이 비교적 일정한 온도로 되는 것은 중요하다. 왜냐하면 어떤 행거관이 가열되어 팽창하면 상기 관에 의해서 걸리는 부하를 풀어주는 경향이 있고 그로 인해서 다른 관들은 부하가 증가되기 때문이다. 더구나, 부하가 풀린 뜨거운 관은 장력을 적게 받으며, 그 위를 통과하는 연료 가스 때문에 더 진동을 하게 된다. 따라서, 이러한 관들을 서로 같은 온도에서 작동시키는 것이 중요하다.

이들 관들을 통한 하향 흐름은 뜨거워지기 시작하는 관이 그 속에 낮은 증기밀도를 가지므로 불안정해지는 경향이 있다. 이것은 관에서의 흐름을 점차 적게하고 결과적으로 증기와 관은 더욱 뜨거워져서 흐름은 더욱 감소된다. 상향 흐름의 경우에는 관의 과열은 흐름을 증가시키고 안정상태가 된다.

과열기 또는 재열기의 입구헤더는 가스통로 속에 지지되어야 하며, 과열기 입구헤더는 증기냉각벽 자체에 지지될 수 없고 복잡한 지지장치가 필요하다. 또한 여러 가지 배관장치는 역시 가스속에 포함되어 있는 플라이 에쉬(fly ash) 때문에 부식을 받게 된다. 이것은 가스가 고속으로 가열면을 통과하는 벽에 직접 인접하면, 특히 곤란하다. 벽에 설치된 헤더는 상부로부터 관을 수용하거나 공급하는 이음매부분인 헤더에 있는 다수의 개구가 필요한데 이러한 관들의 몇몇은 가스 패스쪽으로 구부러야할 필요가 생긴다. 따라서 부식문제를 더욱 악화시킨다.

더구나 벽을 냉각시키기 위하여 관을 벽 아래로 통과시켜 낮은 헤더로부터 과열기 면으로 관통시켜야 하므로, 이중벽 배관은 비용을 증가시키고 또한 벽에 배관을 지지하기 위하여 추가로 지지장치가 필요하다.

그런데 종래 기술은 미합중국 특허 제3,545,409호에는 가스통로의 벽을 둘러싸며 가스 입구를 관통하는 수직관을 갖는 수직가스 흐름 패스를 구비한 증기발생기가 기술되어 있는데, 상기 관을 통하여 흐르는 증기는 후벽, 측벽, 연장된 측벽, 앞벽, 로의 노우즈 아치를 통하여 상향으로 흐른다. 여기서 앞벽과 노우즈 아치는 서로 연결되어 행거관을 통하여 증기를 흘려보낸다. 다라서총증기량의 최소량만이 행거관을 통하여 흐르게 되어 유량의 대부분이 이 관을 통해 흐르는 경우보다 인접관 사이의 온도차에 대해 더 민감하게 된다. 그러므로 온도차로 인하여 상기한 바와 같이 여러 가지 관사이에 부하의 불균형이 발생한다.

또한, 모든 회로에 공급되는 증기는 상부로터 외부 공급관을 통하여 하향으로 흐르므로 이 증기를 운반하기 위한 보조관과 부대비용이 더 들게 된다.

더욱이, 과열기 증기공급관은 과열기 아래의 과열기 입구헤더에 증기를 공급하기 위해 상부에서부터 하향 통과된다. 이 또한 보조관이 필요하게 된다. 과열기 입구 헤더는 사익 가스통로에 위치해 있으며 헤더는 외부케이싱으로 흐르는 헤더에 배수관을 설치해야만 증기를 배출시킬 수 있다. 이 때문에 정체관은 과열 및 파괴가 자주 발생하는 동등의 여러 가지 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 제안된 것으로써, 다음과 같이 설치한다.

증기 흐름 통로장치는 포화증기가 증기드럼을 떠난 후 저온 과열기에 들어가기 전까지 포화증기를 운반한다. 종래의 리어 가스 패스는 연료 가스가 유입되고 리어가스 패스를 통고하여 아래로 흐르는 전면벽의 상부에 개구를 갖고 벽의 냉각은 낮은 높이에서 끝나고 상기 가스는 이 지점을 통과하여 아래로 흘러서 벽이 냉각되어야 할 지점 밑의 뒷벽을 통해 유입시킨다.

그런데, 본 발명에 있어서는 가스 통로의 지붕, 두 개의 측벽, 뒷벽 및 앞벽은 모두 평행관으로 나란히 배열시킨다. 과열기 이구 헤더는 위나 아래 높이에 있는 관들을 받아들이는 중간높이에 있는 뒷면벽에 설치한다. 입구헤더는 측벽관 위에, 출구헤더는 축벽관 아래에 위치되도록 설치한다. 앞벽은 가스 개구를 통해 위로 뻗은관들을 갖고 있는데, 이 벽은 정상부에 설치된 출구 헤더와 밑바닥에 위치한 입구 헤더를 갖도록 설치한다.

포화 증기의 흐름은 상기 헤더로부터 뒷벽에 있고 흐름의 적은 부분을 갖는 낮은 헤더까지 측벽을 통하여 밑으로 흐르고 상기벽에 배열된 관을 통하여 과열기 입구 헤더까지 윗쪽으로 흐르도록 한다.

또한 흐름의 주요부분은 전면벽의 입구 헤더인 제4헤더를 통과하고 전면벽을 따라 상향으로 지붕의 관을 가로질러 뒷벽하부를 통과해서, 과열기 입구 헤더로까지 흐르도록 설치한다.

앞벽의 행거관들은 많은 증기를 흐르게 하고, 더구나 상기 행거관을 통하여 상방으로 흐르는 이 증기는 대류 열전달을 하도록 상술한 바와 같이 설치한다.

상기와 같이 설치하므로써 상기 관들의 온도를 안정시키게 하고 모든 관의 부하가 같도록 유지시킨다.

또한 상기 과열기 입구 헤드를 뒷벽내에 위치시킴으로써 이로인해 지지문제를 간단히 하고 부식문제를 최소화시킬 수 있다.

아울러, 2중 배관은 상기장치에서 필요하지 않으며 그것에 의하여 비용을 최소로 하고 역시 부식문제를 더욱 감소시킬 수 있다.

그리고 상기와 같은 본 발명의 설치에 의하여 벽을 둘러싸는 관을 최대로 활용하므로 외부관이 필요없고, 벽이나 또는 과열기에 증기를 공급할 피룡가 없다. 또, 행거관을 통하여 흐름이 안정되므로 인접관 사이의 온도차이를 최소화하게 되고 과열기 헤더는 그후 배수관을 쉽게 설치할 수 있는 하부링 헤더로부터 벽의 하부관으로 간헐적으로 증기를 배출할 수 있고 연소가수로부터 보호된다.

다음은 본 발명을 첨부된 도면에 의하여 상세하게 설명한다.

제1도에서 연료는 증기발생관(14)으로 이루어진 로(12)속에서 고이 노즐(10)을 통하여 연소된다. 보일러의 물로부터 발생된 증기는 증기드럼(16)에서 빠져나와 포화증기관(18)을 통하여 로의 지붕을 가로질로 로의 지붕 출구헤더(20)로 흐른다. 이 증기는 관형태의 열교환면으로 되어 있는 저온 과열기(22)를 통해서 터어빈을 통과하기 전에 최종 과열기(24)를 통과한다. 필요하다면 증기를 재열시키기 위한 증기 가열면을 추가로 설치할 수 있다.

제2도에 도시된 바와 같이 연료의 연소에 의하여 발생된 연소가스는로의 상부로 흘러 스평가스 통로(26)를 통하여 개구(28)를 통과하고 리어가스 패스(30)를 통과하여 하부로 흘러서 과열기(22) 및 절탄기(32)에 의하여 냉각된다. 상기 가스는 덕트(34)를 통고하여 리어가스 패스를 떠날때는 충분히 낮은 온도로 되어 있으므로, 냉각되지않은 강판으로 만든 덕트를 사용할 수 있다.

다수의 제1평행관(36)은 상기 가스패스의 지붕에 나란히 설치된다. 이 관들은 기밀벽을 형성하도록 인접관에 용접된 핀에 의하여 서로 용접되어 있다. 상기 평행돤은 과열기 입구 헤더인 제5헤더(40)가 설치된 중간지점 높이까지 상기 가스 패스의 뒷벽을 하향으로 덮고 있는 다수의 제2평행관(38)에 직접 연결된다. 상기 과열기 입구 헤더가 하나로 된 것은 앞 및 뒷벽 가까이 설치된 헤더와비교해 볼 때 비용이 감소된다. 다수의 제3평행관(42)은 상기 리어 가스 패스의 두측벽에 설치되고, 다수의 제4평행관(44)은 상기 리어 가스 패스의 앞벽에 설치된다. 앞벽의 상기 제4평행관들은 가스 개구(28)가 위치한 높이까지 서로용접되어 있고 높이에서 지붕위까지 독립된 행거관(46_이 상기 가스가 관통하도록 설치되어 있다. 이러한 설치는 가스가 이 영역을 통하여 흐르도록 하고 상기관들은 뒷벽을 지지한다.

다수의 제5평행관(48)은 낮은위치에서 과열기 입구 헤더인 제5헤더(40)가지의 뒷벽을 덮어 버림으로 리어 가스 패스의 덮개를 이룬다.

일반적으로로의 지붕출구 헤더(20)에서 배출된 포화증기는 점퍼관(50)에 의하여 측벽관의 입구 헤더인 제1헤더(52)로 운반된다. 실지로 증기 발생기에서 배출된 전 증기 흐르은 각각읜 측벽아래에 설치된 제2헤더(54)까지 이들 측벽을 하향으로 흐르는데 상기 제2헤더는 측벽의 출구헤더의역할을 한다.

하부의 제2헤더(54)는 90°엘보우에 의하여 제3헤더(56)에 연결되어 있다.

상기 제2헤더(54)는 역시 90°엘보우에 의하여 제4헤더(58)에 연결되어 있다. 앞벽의 제4헤더(8)와 함께 각 측벽상에 두 헤더(54)를 조합하면 u헤더를 형성하고, 상기 두측벽 헤더(54)와 제3헤더(56)를 연결하기 위하여 90°엘보우를 사용했을 때 링 헤더가 형성된다. 구획판(60)은 제2헤더(54)내에 위치되는데, 이것은 증기 gfa의 적은 부분은 제3헤더(56)으로 흐르고, 증기 흐름의 대부분은 제4헤더(58)로 흐르도록 하기 위함이다.

상기 증기흐름의 적은 부분은 뒷벽에 있는 다수의 제5평행관(48)을 통과하여 상향으로 수평 과열기 입구헤더인 제5헤더(40)로 흐른다.

상기 증기흐름의 대부분은 제4헤더(58)로부터 다수의 제4평행관(44) 및 행거관(46)을 통하여 지붕 위치와 같거나 위에 설치된 제6헤더(62)으로 상향으로 흐른다. 이러한 대부분의 증기 흐름은 제6헤더(62)로부터 계속해서 다수의 제1평행관(36) 및 제2평행관(38)을 통과하여 과열기922)로 통과시키도록 증기흐름의 적은 부분과 연결된 위치인 제5헤더(40)로 흐른다.

제1헤더(52)로부터 리어 가스 패스의 벽들을 통과하여 과열기 입구 헤더인 제5헤더(40)로 가는 평행흐름 통로가 최소한 2개 존재한다는 것을 알 수 있다. 상기 흐름의 적은 부분은 제3헤더956)를 관통하는 가장 뒤쪽의 측벽관르 통과하여 뒷벽의 낮은부분을 위쪽 방향으로 통과하여 과열기 입구 헤더인 제5헤더(40)흐른다. 이러한 흐름의 적은 부분은 로의 모든 뒷벽에 덮여야 하지만 제5평행관(48)을 통과하여 낮은 벽을 적당히 냉각시킬 수 있다. 이러한 위치에서의 가스온도는 자아지는 경향이 있고 이 관을 통한 상방으로의 흐름은 과열로 인한 흐름의 안정성 문제를 제거하기 때문에 비교적 적은 냉각이 요구된다.

증기 흐름의 대붑은 뒷벽과 같은 면적을 갖는 앞벽을 덮고 있느 제4평행관(44) 전를 통과하는데, 이 부분을 통과하는 많은 양의 흐름은 온도를 같게 할려는 경향이 있기 때문에 이러한 증기 흐름은 유익하다. 그후 이러한 많은 양의 흐름은 역시 다수의 제2평행관(38)을 하향 통과하고 상기 상대적인 많은양의 흐름은 이러한 관들의 안정성을 증가시킨다. 또한 행거관(46)은 상방으로 흐르는 증기를 받아들이고 이것에 의해서 역시 이러한임계의 행거관들의 안정성에 대한 문제점을 제거시킬 수 있다.

측벽 입구 헤더인제1헤더(52)는 개구 헤더일 수 있다. 이 경우에로 지붕 출구헤더(20)와 제1헤더(52) 사이에 90°연결에 의하여 상기 헤더(20)로부터 증기를 받을 수 있다. 그것은 립을 쉽게하는 다수의 스터브헤드(stub header)로 구성될 수 있다. 도시한 바와 같이 구획판(64)은구획판(60)과 비슷한위치에서 헤더에 설치될 수있다. 이것은 관의 평행회로를 통하여 상대적인 흐름을 안정시키기 위하여 점퍼관(50)과 마찬가지로 하향 흐름의 측벽관을 사용할 수 있도록 해준다.

과열기 입구헤더(40)는 교차흐름을 필요로 하지 않으므로, 이것도 조립을 간단히 하도록 다수의 스터보헤더로 만들 수 있다.

리어 패스 벽의 각 부분을 이루는 각각의 헤더는 단지 한 방향에서만 관르 받아들이고 따라서 이중파은 어느 위치에서도 필요하지 않다. 이것은 공급 및 지지용 관의비용을 감소시키고 더구나 관을 헤더로 연결하기 위해 간단히 로속으로 오프세트시킬 필요가 없기 때문에 관의 부식문제를 피할 수 있다. 또한 과열기입구 헤더인 제5헤더(40)가 뒷벽에 지지되므로 이 헤더를 지지하기 위한 복잡한 지지장치를 필요로 하지 않는다.

Claims (1)

1. 연소가스를진입시키기 위해서 앞벽의 상부 위치에 있는 개구 및 횡단면과 연소가스를 배출시키기 위하여 하부 밑바닥에 있는 개구와 가스 패스내에 설치된 과열기922)를 가진 수직 가스 흐름통로, 상기 가스 패스의 지붕을 나란히 덮고 있는 다수의 제1평행관(36), 상기 지붕 우치로부터중간위치까지 상기 가스 패스의 뒷벽을 나란히 덮고 있는 다수의 제2평행관(38), 상기 지붕위치에서 하부위치까지 상기 가스 패스의 측벽을 나란히 덮고 있는 다수의 제3평행관(42), 앞벽의 상단부로부터 상기 하부위치까지 상기 가스 패스의 앞벽을 나란히 덮고 있는 다수의 제4평행관(44), 중간위치로부터 상기 하부위치까지 상기 가스 패스의 뒷벽을 나란히 덮고 있는 다수의 제5평행관(48), 상기 다수의 제3평행관의 상단부에 부착 설치된 제1헤더(52), 모든 증기 흐름을 수용하기 위해서 다수의 제3평행관의 밑바닥 단부에 접속된 제2헤더(54), 상기 다수의 제5평행관의 밑바닥부에 접속된 제3헤더(56), 상기 다수의 제4평행관의 밑바닥부에 접속된 제4헤더(58), 제5헤더(40)상기 제5헤더(40)를 상기 과열기(22)에 접속시키는 공급관등으로 구성된 증기 발생기의수직가스 흐름통로용 증기 발생기 장치에 있어서,

   과열기 입구헤더인 상기 제5헤더(40)는 상기 다수의 제2평행관(38) 및 제5평행관(48)이 각각 여기서 끝나도록 뒷벽의 중가 위치에 설치되고, 상기 제1헤더(52)는 모든 증기흐름르 상기 다수의 제3평행관(42)에 운반하도록 설치되고, 제1운반부재(60,54,56)는 증기 흐름의 적은 부분만을 상기 제2헤더로부터 상기 제3헤더로 운반하도록 설치되고, 제2운반부재(60,54,58)는 상기 제2헤더로부터 상기 제4헤더로 증기흐름의 대부분을 운반하도록 설치되고, 상기 다수의 제4평행관(44), 제1평행관(36) 및 제2평행관(38)은 순차적으로 흐름을 발생시키도록 접속되어 있음을 특징으로 하는 증기 발생기 장치.

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