KR19990032572U - 혼합형 폐열회수 보일러 - Google Patents

Abstract

본 고안은 혼합형폐열회수보일러에 관한 것으로,종래의 수직형 페열회수보일러와 수평형폐열회수보일러는 각각 장단점이 있었으나,본 고안에서는 폐열회수보일러의 형태와 폐열회수보일러를 구성하는 전열면의 배치를 혼합형으로 함으로써,종래의 수직형 폐열회수보일러와 수평형 폐열회수보일러 각각의 장점을 겸비한 고효율과 고성능을 가지는 한편,운전성과 경제성 측면에서도 종래의 수직형이나 수평형보다 뛰어난 탁월한 효과가 있다.

Description

혼합형 폐열회수 보일러

본 고안은 혼합형폐열회수보일러에 관한 것으로,복합발전에서 사용되는 폐열회수보일러의 형태와 폐열회수보일러를 구성하는 전열면의 배치를 혼합형으로 함으로써,종래의 수직형 폐열회수보일러와 수평형 폐열회수보일러 각각의 장점을 겸비한 고효율과 고성능을 가지는 한편,운전성과 경제성 측면에서도 종래의 수직형이나 수평형보다 뛰어난 혼합형폐열회수보일러에 관한 것이다.

도 2는 종래의 수직형 폐열회수 보일러를 구성하는 전열면의 배치도이고,도 3은 종래의 수평형 폐열회수 보일러를 구성하는 전열면의 배치도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 상기 수직형 폐열회수보일러는 상기 보일러를 구성하는 전열면의 배치가 고압절탄기(1'),저압재열기(2'),고압증발기(3'),선택적촉매환원장치(S.C.R.5')),제2고압절탄기(6'),저압증발기(7'),제1고압절탄기(9'),저압절탄기(10'),그리고 스택(STACK,18')이 수직으로 배치된 구조이다.

한편,수평형 폐열회수보일러는 도 3에 도시된 바와 같이 보일러를 구성하는 전열면의 배치가 고압절탄기(1"),저압재열기(2"),고압증발기(3"),선택적촉매환원장치(S.C.R.5"),제2고압절탄기(6"),저압증발기(7"),제1고압절탄기(9"),저압절탄기(10"),그리고 스택(STACK,18")이 수평으로 배치된 구조이다.

상기 수직형 폐열회수보일러는 발전소 점유면적이 작고,스택(18')의 길이가 짧고,핀튜브를 사용할 경우 상기 튜브의 배열이 연직방향이 되기 때문에 파울링의 가능성이 적지만,보일러의 지지를 행거에 의존해야 하므로 수평형에 비해 보일러의 지지가 어렵다.

보다 구체적으로 설명하면,수직형의 경우 보일러의 내부 구성요소들이 수직으로 배열되기 때문에 보일러내의 공간활용을 극대화시켜 수평형에 비해 보일러의 점유면적이 매우 작아지는 이점이 있고,행거지지대에 의해 보일러의 열팽창현상을 어느 정도 흡수할 수 있으며,보일러의 보수와 검사를 할 때 비계가 필요 없으므로 보수와 검사가 용이해지며,설치비용과 가동비용의 면에서도 경제적이다.

그러나,가스터빈으로부터 전열관 뱅크(BANK)까지의 거리가 수평형에 비해 멀리 떨어져 있으므로 열전달 효율이 저하되며,또한 폐열가스가 보일러의 입구로 들어온 직후 전열면에 도달하기 전에 직각으로 꺾여서 흐르게 되므로 역류가 발생을하여 가스유동에 많은 문제점을 발생시키는 한편,보일러 설치를 행거에 매달아서 지지를 하기 때문에 바닥에 지지하는 수평형에 비해 설치가 어렵다.

또한,수직형의 경우 용접포인트가 수평형에 비해 많기 때문에 응력이 수평형에 비해 많이 작용하는 단점이 있고,상기 용접포인트가 많음으로 인해 현장에서 보일러 설치시 용접공수가 많이 필요한 문제점이 있으며,수평형에 비해 더 많은 구조철재를 필요로 하는 단점이 있었다.

반면에,수평형 폐열회수보일러는 그 설치가 용이하고,가스터빈으로부터의 거리가 가깝고,보일러의 높이가 낮으며,자연대류순환이며,보일러의 지지가 바닥에서 이루어지는 장점이 있는 반면,수직형에 비해 많은 면적을 차지하고 스택(18")의 길이가 긴 단점이 있다.

좀더 구체적으로 설명하면,상기 수평형 폐열회수보일러는 주로 대지가 넓은 미국에서 개발이 되었기 때문에 발전소가 차지하는 부지 면적이 수직형에 비해 넓다.

또한 수평형의 경우 핀튜브를 설치하여 전열을 할 경우에 튜브는 폐열가스의 수평흐름방향과 수직하게 배치가 되고,핀은 상기 튜브에 수직으로 용접이 되므로,상기 핀은 수평으로 배치되는데,이러한 경우 연소중에 발생하는 각종 재,찌거기 등 오염물질들이 핀 사이에 쌓여서 문제를 일으키는데 이를 파울링(FOULING)현상이라고 하며 이러한 파울링의 발생시 수평형의 경우 그 제거가 용이하지 않다.

한편,스택의 길이는 수직형은 폐열회수보일러 자체가 어느 정도 스택효과를 가지는 반면에 수평형의 경우는 길이가 긴 스택을 설치해야 하는 단점이 있고,폐열회수보일러 내부를 물이나 오일을 이용하여 청소를 할 필요성이 있는 경우에도 수평형보다는 수직형이 더 용이하다.

상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 고안은,종래의 수평형과 수직형 폐열회수보일러의 각각의 장점은 살리고 단점은 가능한 줄임으로써,보일러의 효율이 높고 성능이 뛰어나며,보일러의 운행성이나 경제성면에서 종래의 두 가지 타입보다 뛰어난 혼합형 폐열회수보일러를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이와 같은 목적은, 상기 폐열회수보일러를 구성하는 전열면의 배치를 수직형과 수평형을 혼합시킨 본 고안에 의해 해결되는 바,이하 첨부한 도면을 참고로 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안의 혼합형 폐열회수 보일러를 구성하는 전열면의 배치도.

도 2는 종래의 수직형 폐열회수 보일러를 구성하는 전열면의 배치도.

도 3은 종래의 수평형 폐열회수 보일러를 구성하는 전열면의 배치도.

도 1은 본 고안의 혼합형 폐열회수 보일러를 구성하는 전열면의 배치도이다.

본 고안은, 폐열회수보일러(17)를 구성하는 전열면의 배치에 있어서, 고압과열기(1),저압재열기(2),그리고 고압증발기(3)가 수평으로 배치된 수평배치부와, 선택적촉매환원장치(S.C.R,5)가 직각으로 절곡된 부분에 배치된 절곡배치부와, 저압증발기(7),고압절탄기(6,9),저압절탄기(10),그리고 스택(18)이 수직으로 배치된 수직배치부로 구성된다.

본 고안은 폐열회수보일러의 형태가 수평형과 수직형을 혼합한 형태로서 각각의 장점을 이용하며,특히 가스의 온도가 높은 부분은 수평형의 형태를 취하고 있다.

좀더 구체적으로 살펴보면,수평으로 배치된 전열면 뱅크(BANK) 에는 고압과열기(1)와 저압재열기(2) 그리고 고압증발기(3)가 배치되는데,상기 고압증발기(3)는 수평형 폐열회수보일러의 형태이기 때문에 수순환이 자연순환으로 이루어지므로 순환펌프를 사용할 필요없이 고압증발기 드럼(4)에서 발생한 증기가 고압과열기(1)에서 과열되어 고압증기터빈(14)을 구동하며,저압증발기 드럼(8)에서 발생한 증기는 저압재열기(2)를 통과한 증기와 합쳐져서 저압증기터빈(15)을 구동하게 된다.

수평으로 배치된 상기 고압과열기(1)와 저압재열기(2)를 통과하는 유동가스온도가 높기 때문에 상기 고압과열기(1)와 상기 저압재열기(2)에서는 보통 베어튜브를 사용한다.

한편,수직으로 배치되는 전열면 뱅크에는 저압증발기(7),제1고압절탄기(9),제2고압절탄기(6) 및 저압절탄기(10)가 배치된다.

그리고,질소산화물(NOX)를 저감시키는 선택적 촉매환원장치(S.C.R,5)는 상기 폐열회수보일러(17)가 직각으로 절곡되는 부분에 설치되는데,그 이유는 상기 선택적 촉매환원장치(5)는 전열면이 아니므로 튜브가 필요 없는 구조이기 때문에 상기 절곡부에의 배치가 보일러의 다른 구성요소에 비해 더 적합하기 때문이다.

한편,고압터빈(14)과 저압터빈(15)을 통과한 증기는 응축기(13)에서 응축이 된 후 각각 고압펌프(11)와 저압펌프(12)를 거쳐 적당한 압력으로 상기 고압절탄기(9)와 상기 저압절탄기(10)로 공급된다.

이하 본 고안의 작용에 관해 상세히 설명한다.

본 고안은 수평형의 폐열회수보일러에 비해서는 보일러의 점유면적이 줄어들어 발전소의 점유부지를 작게할 수 있고,상기 가스터빈과의 거리가 수직형에 비해서는 짧기 때문에 열전달이 상기 수직형보다 신속히 이루어진다.

또한 상기 저압증발기(7)와 상기 제1,제2고압절탄기(9,6) 및 상기 저압절탄기(10)가 수직형으로 배치가 되기 때문에 수직형으로 배치가 된 전열면 자체가 스택의 효과를 가지게 되므로 스택(18)의 길이도 상기 수평형에 비해 현저하게 줄어들게 된다.

한편,종래의 수직형 배열회수보일러의 경우 도 2에 도시된 바와 같이,유속이 매우 빠른 폐열가스가 보일러의 입구를 통해 유입된 후 아무런 구성요소를 거치지 않고 곧바로 직각으로 절곡된 부분을 거치게 됨에 따라 가스의 유속이 갑작기 느려져 역류가 발생하고 유동이 균일하지 못한 단점이 있었으나,본 고안에서는 상기 보일러로 유입된 빠른 가스가 수평으로 배치된 고압과열기(1),저압재열기(2),그리고 고압증발기(3)를 거치는 동안 가스의 유속이 느려진 후 상기 직각절곡부를 통과할 뿐 아니라 상기 직각절곡부분에 선택적 촉매환원장치(S.C.R,5)가 설치되어 있기 때문에,역류의 발생위험이 현저하게 줄어들고 가스의 유동이 균일해지는 한편,상기 선택적 촉매환원장치(5)의 설치에 들어가는 공간을 절약할 수 있게 된다.

또한 본 고안의 혼합형 폐열회수보일러의 용접포인트는 수평형보다는 많지만,수직형에 비해서는 현저하게 줄일 수 있으므로 상기 용접포인트에 작용하는 응력집중현상을 상기 수직형보다는 완화시킬 수 있게 된다.

한편,본 고안의 지지수단은 상기 수직형 폐열회수보일러의 행거에 의한 지지가 아니라 수평형처럼 바닥에서 지지를 하게 되므로,상기 수직형보다 안정성이 훨씬 높아지는 장점이 있다.

또한 저온부의 전열면은 모두 연속형 핀튜브(SOLID FINNED TUBE)나 톱니형 핀튜브(SERRATED FINNED TUBE)를 사용하게 되는데 일반적으로 튜브는 가스의 흐름 방향에 수직으로 설치되고 상기 핀은 상기 튜브에 수직으로 용접되기 때문에,상기 핀은 가스의 흐름 방향과 평행하게 배치가 된다.

수직형 폐열회수보일러의 경우에 가스가 하향에서 상향으로 유동하고 상기 핀도 상기 가스의 흐름 방향과 평행하게 즉 연직방향으로 배치되는데 이렇게 배치가 될 경우에는 연소중에 발생하는 각종 연소잔여물들이 핀 사이에 쌓여서 문제를 일으키는 파울링현상이 줄게 되며,연소잔여물도 중력에 의해 자연히 아래로 떨어져 모이게 되므로 보일러의 청소도 매우 용이해진다.

또한 증발기의 수순환은 수직형일 경우 강제순환을 시키는 경우가 많은데 비하여 본 고안의 혼합형 보일러에서는 상기 고압증발기(3)가 수평으로 배치가 되기 때문에 자연순환을 이용한 수순환이 가능해져 순환펌프의 사용이 필요 없게 된다.

본 고안은,폐열회수보일러의 형태와 상기 폐열회수보일러를 구성하는 전열면의 배치를 종래의 수직형과 수평형의 혼합형으로 함으로써,각각의 장점은 살리고 단점은 가능한 줄여서 보일러의 성능과 효율을 향상시키는 효과가 있을 뿐만 아니라,상기 폐열회수보일러의 운전성과 경제성도 뛰어나게 되는 탁월한 효과가 있다.

Claims (1)

1. 폐열회수보일러를 구성하는 전열면과 선택적촉매환원장치(S.C.R)의 배치에 있어서, 고압과열기(1),저압재열기(2),그리고 고압증발기(3)가 수평으로 배치된 수평배치부와, 선택적촉매환원장치(S.C.R,5)가 직각으로 절곡된 부분에 배치된 절곡배치부와, 저압증발기(7),고압절탄기(6,9),저압절탄기(10),그리고 스택(18)이 수직으로 배치된 수직배치부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 혼합형 폐열회수보일러.