JP6739824B2 - 流体の流動偏差を改善するためのバッフル装置 - Google Patents

Description

本願は、２０１７年５月２４日付の韓国特許出願１０−２０１７−００６４１８９号に基づいた優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたあらゆる内容は、本明細書の一部として含まれる。

本発明は、流体の流動偏差を改善するためのバッフル装置に係り、特に、配管や各種装置内での流体の流れにおいて、流動偏差を調節するためのバッフル（ｂａｆｆｌｅ）に関する。

一般的に、配管や各種装置内での流動偏差の調節は、当該装置の性能を決定するに当たって重要である。流動偏差を改善するための従来技術は、配管の形状を反映して、バッフルを設計することが一般的である。

このような従来の技術は、配管の形状を反映して、バッフルの形状を設計するので、配管が拡管されるか、曲がる領域などの偏差が発生するあらゆる領域にバッフルを設置して初めて流動偏差を最小化することができるために、変形が多い配管の場合には、多くのバッフルの設置が要求される。また、このようなバッフル形状は、配管内に既に発生した流動偏差を改善するには不適である。

本発明は、流動偏差が発生した領域で流動偏差を改善するためのものであって、偏差発生領域での速度の差によってバッフルの間隔を異ならせて構成し、バッフルを通過した流体の速度を均一にした。

本発明による流体の流動断面が拡張されることによる流動偏差を改善するためのバッフル装置は、複数個のバッフル部材を含み、それぞれのバッフル部材は、流体が流入される第１部分と流体が流れ出す第２部分とで構成され、第１部分と第２部分は、一体に形成され、第１部分は、流体の流動断面が拡張される部分に位置し、第２部分は、流体の流動断面が一定の部分に位置し、それぞれのバッフル部材の第１部分の各端部間の間隔は、下式であり、それぞれのバッフル部材の第２部分間の間隔は、均一であることを特徴とする。

ここで、ｉは、１からｎまでの整数であり、ｎは、バッフル部材の総個数であり、ｆ（ｉ）は、ｉ番目のバッフル部材での流体の速度であり、Ｄは、流動断面が一定の部分の長さである。

また、本発明による流動偏差を改善するためのバッフル装置において、流動断面の拡張は、横方向に（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｌｙ）なされ、バッフル部材は、縦方向に（ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ）延びた形状であり得る。

また、本発明による流体の流動断面の拡張は、縦方向になされ、バッフル部材は、横方向に延びた形状であり得る。

前記流体の流動断面の拡張は、縦方向及び横方向になされ、複数個のバッフル部材は、格子状であり得る。

また、本発明による流動偏差を改善するためのバッフル装置は、排熱回収ボイラー（Ｈｅａｔ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ Ｓｔｅａｍ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ；ＨＲＳＧ）のアンモニア注入グリッド（Ａｍｍｏｎｉａ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｇｒｉｄ；ＡＩＧ）の前端に装着可能であり、排熱回収ボイラーの触媒層から所定距離離隔して位置しうる。

また、本発明による流動偏差を改善するためのバッフル装置は、選択的触媒還元（Ｓｅｌｅｃｔｅｄ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ；ＳＣＲ）システムのアンモニア注入グリッド（ＡＩＧ）の前端に装着可能であり、選択的触媒還元システムの触媒層から所定距離離隔して位置しうる。

本発明によれば、偏差発生領域での速度の差によってバッフルの間隔を異ならせるので、バッフルを通過した流体の速度が全体に亘って均一であるという長所がある。

一実施例によるバッフル部材及び通路の断面図である。 図１Ａの拡大図である。 図１Ｂの立体図である。 図１Ａによるバッフルの装着前後の流動偏差を図示する図面である。 図１Ａによるバッフルの装着前後の流動偏差を図示する図面である。 図１Ａによるバッフルの装着前後の流動偏差を図示する図面である。 本発明の他の実施例によるバッフル部材及び通路の一部の断面図である。 図３Ａの立体図である。

以下、本発明の一実施例による複数個のバッフル部材を含む流体の流動偏差を改善するためのバッフル装置を詳しく説明する。添付図面は、本発明の例示的な形態を図示したものであって、これは、本発明をより詳しく説明するために提供されるものであり、これにより、本発明の技術的な範囲が限定されるものではない。

また、図面符号に関係なく、同一または対応する構成要素は、同じ参照番号を付与し、これについての重複説明は省略し、説明の便宜上、示された各構成部材のサイズ及び形状は、誇張または縮小される。

本発明による流体の流動断面が拡張されることによる流動偏差を改善するためのバッフル装置は、複数個のバッフル部材を含み、それぞれのバッフル部材は、流体が流入される第１部分と流体が流れ出す第２部分とで構成され、第１部分と第２部分は、一体に形成され、第１部分は、流体の流動断面が拡張される部分に位置し、第２部分は、流体の流動断面が一定の部分に位置し、それぞれのバッフル部材の第１部分の各端部間の間隔は、下式であり、それぞれのバッフル部材の第２部分間の間隔は、均一であることを特徴とする。

ここで、ｉは、１からｎまでの整数であり、ｎは、バッフル部材の総個数であり、ｆ（ｉ）は、ｉ番目のバッフル部材での流体の速度であり、Ｄは、流動断面が一定の部分の長さである。

また、本発明による流動偏差を改善するためのバッフル装置において、流動断面の拡張は、横方向になされ、バッフル部材は、縦方向に延びた形状であり得る。

また、本発明による流体の流動断面の拡張は、縦方向になされ、バッフル部材は、横方向に延びた形状であり得る。

前記流体の流動断面の拡張は、縦方向及び横方向になされ、複数個のバッフル部材は、格子状であり得る。

また、本発明による流動偏差を改善するためのバッフル装置は、排熱回収ボイラー（ＨＲＳＧ）のアンモニア注入グリッド（ＡＩＧ）の前端に装着可能であり、排熱回収ボイラーの触媒層から所定距離離隔して位置しうる。

また、本発明による流動偏差を改善するためのバッフル装置は、選択的触媒還元（ＳＣＲ）システムのアンモニア注入グリッド（ＡＩＧ）の前端に装着可能であり、選択的触媒還元システムの触媒層から所定距離離隔して位置しうる。

図１Ａは、本発明の一実施例による複数個のバッフル部材を含む流体の流動偏差を改善するためのバッフル装置１の断面図を図示する。図１Ａでは、流体が右側から左側に流動する一具現例を図示しており、流体が通路１００の右側の導入部に流入され、流動断面のサイズが拡張されてから一定になる通路１００を流動する一具現例を図示している。流動偏差を改善するためのバッフル装置１は、図１Ａの点線で示された領域のように通路１００の流動断面のサイズが拡張されてから一定になる部分に設けられることもある。

図１Ｂは、図１Ａの点線で示された領域を拡大した図面である。流体が通路１００に流入されて流動する時、流体が通路の流動断面が拡張される部分１００ａを経た後、通路の流動断面が一定の部分１００ｂを流れる時に、複数個のバッフル部材を含む流体の流動偏差を改善するためのバッフル装置１が装着されていない場合には、流動が不均一になる（図２Ａ参照）。しかし、図１Ａ及び図１Ｂに示したように、通路１００の流動断面のサイズが拡張されてから一定になる部分に、本発明の一実施例による流動偏差を改善するためのバッフル装置１を設置すれば、流動偏差が改善されうる（図２Ｃ参照）。

具体的に、本発明の一実施例による流動偏差を改善するためのバッフル装置１は、ｎ個のバッフル部材１０１、１０２、…、１０ｎを含む。図１Ｂの点線で表記された箱は、ｎ個のバッフル部材のうち１つのバッフル部材１０_ｉを図示する。バッフル部材１０_ｉ（ここで、ｉは、１からｎまでの整数）は、第１部分１０_ａ，ｉと第２部分１０_ｂ，ｉとで構成され、第１部分１０_ａ，ｉと第２部分１０_ｂ，ｉは、一体に形成されている。第１部分１０_ａ，ｉは、通路の流動断面が拡張される部分１００ａに位置し、第２部分１０_ｂ，ｉは、通路の流動断面が一定の部分１００ｂに位置する。

この際、それぞれのバッフル部材の第１部分１０_ａ，ｉ（ここで、ｉは、１からｎまでの整数）の各端部間の間隔（ｄ_ｉ）は、バッフル部材が位置した場所での流体の速度によって決定され、下記の数式（１）のようである。

ここで、ｉは、１からｎまでの整数であり、ｎは、バッフル部材の総個数であり、ｆ（ｉ）は、ｉ番目のバッフル部材での流体の速度であり、Ｄは、流動断面が一定の部分１００ｂの幅である。

一方、それぞれのバッフル部材の第２部分１０_ｂ，ｉ（ここで、ｉは、１からｎまでの整数、ｎは、バッフル部材の総個数）間の間隔は、同一である。

通路１００の右側の導入部に流入された流体は、通路の流動断面が拡張される部分１００ａに移動し、流動偏差を改善するためのバッフル装置１のそれぞれのバッフル部材１０_ｉの第１部分１０_ａ，ｉの間に流入され、それぞれのバッフル部材１０_ｉの第２部分１０_ｂ，ｉの間から流出されて、通路１００の流動断面が一定の部分１００ｂを流れる。この際、流動偏差を改善するためのバッフル装置１を通過した流体は、後述する図２Ｃでのように流動偏差が大きく改善されて、流体の流量及び温度などの偏差が最小化された状態で図１Ａの通路１００の触媒層１００ｃを通過させうる。

図１Ｃは、図１Ｂの複数個のバッフル部材を含む流体の流動偏差を改善するためのバッフル装置１及び通路１００を立体的に図示する斜視図である。図１Ｃでは、通路の流動断面が拡張される部分１００ａを見れば、流動断面が横方向に拡張され、それぞれのバッフル部材１０_ｉ（ｉ＝１からｎまでの整数、ｎは、バッフル部材の総個数）が、縦方向に延びた形状を図示している。しかし、本発明は、これに限定されず、流動断面が縦方向に拡張されれば、それぞれのバッフル部材は、横方向に延びた形状でもあり、その他の流動断面が拡張される方向に沿う多様な変形、変更が可能である。

また、バッフル部材の総個数は、本発明が具現される環境によって多様な変化、変更が可能であり、流体の流れを妨害していない限り、バッフルの個数が多いほど流動偏差を改善する効果が極大化されうる。本発明が具現可能な排熱回収ボイラーに関する一具現例で、通路の流動断面が一定の部分１００ｂの幅（Ｄ）が４０００ｍｍ〜５０００ｍｍである時、バッフル部材の総個数（ｎ）は、望ましくは、８０個〜１００個であり得る。また、例えば、排熱回収ボイラーでの通路１００の高さが９０００ｍｍ〜１０００ｍｍである時、バッフル部材の長さは、望ましくは、１８０個〜２００個であり得る。バッフル部材の材料としては、ステンレス鋼が使われ、望ましくは、オーステナイト系（ａｕｓｔｅｎｉｔｅ）ステンレス鋼としてＡ２４０ ＴＰ３１０が使われる。

図２Ａは、流体が通路１００に流入されて流動する時、流動偏差を改善するためのバッフル装置１が装着されていない場合における流動が不均一な状態を図示する。図２Ｂは、図２Ａの通路１００で実線で表示された部分での位置による流体の速度を示すデータを図示する。データからも、位置により流体の速度が不均一であることが分かる一方、本発明の流動偏差を改善するためのバッフル装置１では、このような速度値を数式（１）に代入して、それぞれのバッフル部材の第１部分１０_ａ，ｉの各端部間の間隔（ｄ_ｉ）を決定する方式で具現することができる。図２Ｃは、図１Ａによる通路１００に、本発明の一実施例による流動偏差を改善するためのバッフル装置１を設置した場合における流動偏差が改善された状態を図示する。

図３Ａは、本発明の他の実施例による複数個のバッフル部材を含む流体の流動偏差を改善するためのバッフル装置１’の断面図を図示し、図３Ｂは、図３Ａの立体図を図示する。図３Ａでも、流体が右側から左側に流動し、流体が通路１００’の右側の導入部に流入され、流動断面のサイズが拡張されてから一定になる通路１００’を流動する一具現例を図示している。図３Ｂを参照すれば、流動断面は、図１Ｃの場合とは異なって、横方向にも拡張され、縦方向にも拡張されることが分かる。このような場合、流動偏差を改善するためのバッフル装置１’は、格子状に具現可能であり、図１Ｂとは同様に、通路１００’の流動断面が拡張される部分に位置したバッフル部材１０_ｉ、１０_ｊの第１部分の格子間の間隔は、数式（１）を使用して決定することができる。この場合には、通路１００’の流動断面が一定の部分の横方向への長さ（Ｄ_ｈｏｒ）を用いて横方向への格子の間隔（ｄ_{ｈｏｒ，ｉ}）（ｉ＝１からｎまでの整数、ｎは、横方向へのバッフル部材の総個数）を決定し、通路１００’の流動断面が一定の部分の縦方向への長さ（Ｄ_ｖｅｒ）を用いて縦方向への格子の間隔（ｄ_{ｖｅｒ，ｊ}）（ｊ＝１からｎ’までの整数、ｎ’は、縦方向へのバッフル部材の総個数）を決定することができる。一方、本発明は、これに限定されず、流動断面が拡張される方向に沿ってバッフル部材の全体的な形状の変形及び変更が可能であり、この場合にも、数式（１）を適用して、各バッフル部材の間隔を決定することができる。また、図１Ｂと同様に、通路１００’の流動断面が一定の部分に位置したバッフル部材の第２部分間の横方向へのそれぞれの間隔が互いに同一であり、また、縦方向にも、それぞれの間隔が互いに同一である。

本発明による複数個のバッフル部材を含む流体の流動偏差を改善するためのバッフル装置は、排熱回収ボイラーや選択的触媒還元システムのような装置内のアンモニア（ＮＨ_３）注入グリッドの前端に装着され、バッフル部材を通過した流体にアンモニアが混合され、流体が触媒層を通過する時に触媒層の前端での流体の温度、流体の速度、流体内のアンモニアの分配を均一にすることができる。また、本発明による複数個のバッフル部材を含む流体の流動偏差を改善するためのバッフル装置は、配管や反応器のチャンバ内にも設けられ、前述したものに限定されず、流体が流動する空間で流動断面が拡張される多様な環境で具現可能である。

前述した本発明の技術的構成は、当業者が、本発明のその技術的思想や必須的な特徴を変更せずとも、他の具体的な形態で実施可能であることを理解できるであろう。したがって、前述した実施例は、あらゆる面で例示的なものであり、限定的ではないということを理解せねばならない。同時に、本発明の範囲は、前記の詳細な説明よりは後述する特許請求の範囲によって表される。また、特許請求の範囲の意味及び範囲、そして、その等価概念から導出されるあらゆる変更または変形された形態が、本発明の範囲に含まれると解釈されねばならない。

１、１’：バッフル装置
１０_ｉ、１０_ｊ：バッフル部材
１０_ａ，ｉ：バッフル部材の第１部分
１０_ｂ，ｉ：バッフル部材の第２部分
１００、１００’：通路
１００ａ：流動断面が拡張される部分
１００ｂ：流動断面が一定の部分
１００ｃ：触媒層
ｄ_ｉ：それぞれのバッフル部材の第１部分の端部間の間隔
Ｄ：流動断面が一定の部分の幅
ｄ_{ｈｏｒ，ｉ}：それぞれのバッフル部材の第１部分の横方向への間隔
ｄ_{ｖｅｒ，ｊ}：それぞれのバッフル部材の第１部分の縦方向への間隔
Ｄ_ｈｏｒ：通路の流動断面が一定の部分の横方向への長さ
Ｄ_ｖｅｒ：通路の流動断面が一定の部分の縦方向への長さ

Claims (6)

1. 流体の流動断面が拡張されることによる流動偏差を改善するためのバッフル装置において、
   複数個のバッフル部材を含み、
   それぞれのバッフル部材は、流体が流入される第１部分と流体が流れ出す第２部分とで構成され、前記第１部分と前記第２部分は、一体に形成され、
   前記第１部分は、前記流体の流動断面が拡張される部分に位置し、
   前記第２部分は、前記流体の流動断面が一定の部分に位置し、
   前記それぞれのバッフル部材の前記第１部分の各端部間の間隔は、下式であり、
   前記それぞれのバッフル部材の前記第２部分間の間隔は、均一であることを特徴とする流動偏差を改善するためのバッフル装置。
   （ここで、ｉは、１からｎまでの整数であり、ｎは、バッフル部材の総個数であり、ｆ（ｉ）は、ｉ番目のバッフル部材での流体の速度であり、Ｄは、流動断面が一定の部分の長さである。）
2. 前記流動断面の拡張は、横方向になされ、前記バッフル部材のそれぞれは、縦方向に延びた形状である、請求項１に記載の流動偏差を改善するためのバッフル装置。
3. 前記流体の流動断面の拡張は、縦方向になされ、前記バッフル部材のそれぞれは、横方向に延びた形状である、請求項１に記載の流動偏差を改善するためのバッフル装置。
4. 前記流体の流動断面の拡張は、縦方向及び横方向になされ、前記複数個のバッフル部材は、格子状である、請求項１に記載の流動偏差を改善するためのバッフル装置。
5. 前記バッフル装置は、排熱回収ボイラーのアンモニア注入グリッド（ＡＩＧ）の前端に装着可能であり、前記排熱回収ボイラーの触媒層から所定距離離隔して位置する、請求項１に記載の流動偏差を改善するためのバッフル装置。
6. 前記バッフル装置は、選択的触媒還元（ＳＣＲ）システムのアンモニア注入グリッド（ＡＩＧ）の前端に装着可能であり、前記選択的触媒還元システムの触媒層から所定距離離隔して位置する請求項１に記載の流動偏差を改善するためのバッフル装置。