KR101090686B1 - 화력발전용 보일러 수냉벽 튜브의 화염측 금속 온도 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 온도 측정장치에 관한 것으로, 화력발전용 보일러 수냉벽 튜브의 화염측 금속 온도 측정시 열전대의 손상 없이 실시간으로 정확하고 안정적으로 온도를 측정할 수 있도록 한 화력발전용 보일러 수냉벽 튜브의 화염측 금속 온도 측정장치에 관한 것이며, 이를 위하여 본 발명은 대형 발전용 보일러에 설치되어 보일러 내부의 금속온도를 측정할 수 있도록 한 온도 측정장치에 있어서, 보일러의 내부에 설치되며 일부분에 삽입홀이 형성된 워터 수냉벽 튜브와, 상기 삽입홀이 형성된 튜브의 일부분에 설치되는 지지부재, 일단이 상기 지지부재를 통해 튜브의 삽입홀에 삽입되어 상기 보일러 내부의 금속온도를 측정할 수 있는 열전대를 포함하는 화력발전용 보일러 수냉벽 튜브의 화염측 금속 온도 측정장치를 제공한다.

수냉벽 튜브, 열전대, 화력발전, 금속온도 측정, 지지부재

Description

화력발전용 보일러 수냉벽 튜브의 화염측 금속 온도 측정장치 {The Fire Side Metal Temperature Measuring Instrument For Thermal Power Plant Boiler Tube}

본 발명은 온도 측정장치에 관한 것으로, 화력발전용 보일러 수냉벽 튜브의 화염측 금속 온도 측정시 열전대의 손상 없이 실시간으로 정확하고 안정적으로 온도를 측정할 수 있도록 한 화력발전용 보일러 수냉벽 튜브의 화염측 금속 온도 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로, 화력발전용 보일러 수냉벽 튜브의 금속온도 측정은 보일러 튜브의 비가열부(보일러의 외부측)에 열전대를 부착하여 측정을 하는데, 그 이유는 보일러 화로 내부 고온의 화염에 열전대가 견디지 못하기 때문이다.

이때, 상술한 열전대는 열기전력을 이용하여 온도를 측정할 수 있도록 하는 것으로, 물질적 성질이 다른 두 종류의 금속선 한쪽 끝을 접합하여 측온 접점을 형성한 후 그 측온 접점을 측정할 부위에 위치시키고, 다른 쪽 끝을 기준온도로 하여 열기전력을 측정함으로써 측정부위의 온도를 알 수 있도록 한 것이다.

그러나, 상기와 같이 열전대를 이용하여 보일러 튜브의 비가열부에 열전대를 부착하여 측정하는 방법은 보일러 튜브의 내부, 즉 화염측 금속온도가 측정되지 않아 내부의 유체 온도에 근접한 튜브의 외측 온도가 측정되기 때문에 보정이 필요하나, 튜브 내면의 산화스케일 퇴적량 및 국부 열유속 변화에 때문에 실제 정확한 금속온도 예측이 불가능하다.

즉, 보일러 튜브 외부 표면에 설치한 열전대의 경우 보일러 내부 금속의 온도 측정 데이터의 신뢰성에 문제가 있었다.

따라서, 보일러 내부의 금속온도를 정확하게 측정할 수 있는 온도 측정장치가 절실히 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 보일러 내부의 금속온도를 정확하고 신속하게 측정할 수 있도록 한 화력발전용 보일러 수냉벽 튜브의 화염측 금속 온도 측정장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적 및 장점들은 이하 더욱 상세히 설명될 것이며, 실시예에 의해 더욱 구체화될 것이다. 또한 본 발명의 목적 및 장점들은 청구범위에 나타난 수단 및 이들의 조합에 의해 실현될 수 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 대형 발전용 보일러에 설치되어 보일러 내부의 금속온도를 측정할 수 있도록 한 온도 측정장치에 있어서, 보일러의 내부에 설치되며 일부분에 삽입홀이 형성된 워터 수냉벽 튜브와, 상기 삽입홀이 형성된 튜브의 일부분에 설치되는 지지부재와, 일단이 상기 지지부재를 통해 튜브의 삽입홀에 삽입되어 상기 보일러 내부의 금속온도를 측정할 수 있는 열전대를 포함하는 화력발전용 보일러 수냉벽 튜브의 화염측 금속 온도 측정장치를 제공한다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 수냉벽 튜브는 다수개의 원통으로 이루어진 길이재의 튜브몸체 양측으로 연결판(Membrane)이 돌출되게 형성되어 각각이 튜브몸체 가 연결될 수 있도록 형성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 삽입홀은 방전가공을 통해 가공되는 것으로, 상기 튜브 몸체의 화염측 내면에서, 1~2mm 전까지 가공되도록 한 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 지지부재는 반원형상으로 형성되어 상기 튜브몸체를 감싸도록 위치되는 지지부와, 상기 지지부에 일단이 연결되며, 내부로 상기 열전대가 삽입될 수 있도록 원통형상으로 형성되는 인출부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 인출부는 상기 열전대가 외부에 간섭되지 않고 자유롭고 원활하게 삽입 인출될 수 있도록 한 것으로, 사각관체, 삼각관체, 팔각관체 등 다양한 형상으로 형성될 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 열전대는 플랙시블한 재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 따른 화력발전용 보일러 수냉벽 튜브의 화염측 금속 온도 측정장치는 보일러 내부의 금속 온도를 실시간으로 정확하게 측정할 수 있음으로, 보일러의 비정상 운전조건 또는 내면 산화스케일 퇴적에 의한 튜브의 금속온도 상승 여부 관리가 가능하기 때문에 보일러 튜브의 화학 세정 시기 판정 및 수명관리에도 유용하게 활용할 수 있는 장점이 있다.

이하 본 발명에 따른 화력발전용 보일러 수냉벽 튜브의 화염측 금속 온도 측정 장치의 구성 및 작용효과를 바람직한 실시예와 첨부된 도면을 참조로 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 보일러 수냉벽 튜브의 화염측 금속 온도 측정장치를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2 는 본 발명에 따른 온도 측정장치의 분해사시도이며, 도 3 은 본 발명에 따른 온도 측정장치의 결합된 모습을 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 4 본 발명에 따른 온도 측정장치가 화력발전용 보일러에 설치된 상태를 개략적으로 도시한 단면도, 및 도 5 는 본 발명에 따른 보일러 수냉벽 튜브의 화염측 금속 온도 측정장치가 사용된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명에 따른 화력발전용 보일러 수냉벽 튜브의 화염측 금속 온도 측정 장치(100)는 화력발전용 보일러(10)에 설치하여 보일러(10) 내부의 금속온도를 실시간으로 정확하게 측정할 수 있도록 한 것을 가장 큰 특징으로 하는 것으로, 튜브(110)와, 지지부재(120), 그리고, 열전대(130)를 포함한다.

도 1 내지 도 3 에 도시된 바와 같이, 튜브(110)는 보일러(10)의 내부에 설치되는 수냉벽 튜브(워터 웰(Water Will))로서, 다수개의 원통으로 이루어진 길이재의 튜브몸체(112) 양측으로 연결판(Membrane)(114)이 돌출되게 형성되어 각각이 튜브몸체(112)를 연결할 수 있도록 형성된다.

이때, 상기 튜브(110) 상에는 도 3 에 도시된 바와 같이, 상기 연결판(114)으로부터 상기 튜브몸체(112) 내측으로 삽입홀(116)이 형성되어 후술하는 열전대(130)가 삽입될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 발전용 보일러의 수냉벽 튜브는 고온고압에서 운전되기 때문에 튜브의 강도유지를 위하여 Hole의 직경은 가능한 최소화 하여야 하는데, 이를 위하여 상기 삽입홀(116)은 방전가공을 통해 가공되는 것으로, 도 3 의 종단면이 화염측 튜브(110) 내면에서 1~2mm 전까지 가공되도록 하여, 후술하는 열전대(130)의 삽입시, 열전대(130)가 화염에 직접적으로 노출되지 않도록 함으로써, 열전대(130)가 보일러(10) 내부 고온의 화염으로부터 견딜 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 삽입홀(116)은 보일러 수냉벽 튜브(110)의 연결판(114)에서부터 튜브몸체(112) 내주면의 화염측과 관통되지 않도록 한 후 화염측 온도를 측정하게 되는 것이다.

지지부재(120)는 상기 튜브몸체(112)에 형성된 삽입홀(116)과 인접한 부분의 외측에 고정결합되는 것으로, 지지부(122)와 인출부(124)로 이루어진다.

지지부(122)는 반원형상으로 형성되어 상기 튜브몸체(112)를 감싸도록 위치되되, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 튜브몸체(112)의 양측면으로 돌출되게 형성된 연결판(114)에 양 끝단이 각각 연결된다.

인출부(124)는 상기 지지부(122)에 일단이 연결되며, 내부로 열전대(130)가 삽입 또는 인출될 수 있도록 원통형상으로 형성된다. 이때, 본 발명에서는 상기 인출부(124)를 원통형상으로 형성하여 내부로 삽입 인출되는 열전대(130)를 안전하고 견고하게 지지할 수 있도록 하였으나, 경우에 따라 사각관체 또는 삼각관체 등 다양한 형상으로 형성할 수도 있다.

열전대(130)는 보일러(10) 내부의 금속온도를 측정할 수 있도록 한 것으로, 플랙시블한 재질로 이루어지며, 일단은 상기 지지부재(120)의 인출부(124)를 통해 튜브몸체(112)에 형성된 삽입홀(116)에 삽입되고, 타단은 접속단자(132)가 마련되어 데이터 취득장치(30) 및 컴퓨터(20)에 연결된다.

따라서, 본 발명에 따른 화력발전용 보일러 수냉벽 튜브의 화염측 금속 온도 측정장치(100)는 열전대(130)의 일단이 상기 튜브몸체(112)에 삽입된 상태에서 실시간으로 보일러 내부의 금속 온도를 측정함으로써, 기존 튜브(110) 외측에서 온도를 측정하는 것보다 정확한 장점이 있으며, 보일러(10)의 운전중 발생할 수 있는 흔들림 및 외부의 충격으로부터 보호되는 장점이 있다.

지금까지, 본 발명의 실시예를 기준으로 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예와 실질적인 균등범위까지 포함된다 할 것이다.

또한, 상기 설명에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 화력발전용 보일러 수냉벽 튜브의 화염측 금속 온도 측정장치의 기술은 매우 단순하나, 그 기술적 효과는 매우 크다는 점에서도 본 발명의 기술적 장점은 매우 명확하다 할 것이다.

도 1 은 본 발명에 따른 보일러 수냉벽 튜브의 화염측 금속 온도 측정장치를 개략적으로 도시한 사시도;

도 2 는 본 발명에 따른 온도 측정장치의 분해사시도;

도 3 은 본 발명에 따른 온도 측정장치의 결합된 모습을 개략적으로 도시한 단면도;

도 4 본 발명에 따른 온도 측정장치가 화력발전용 보일러에 설치된 상태를 개략적으로 도시한 단면도; 및

도 5 는 본 발명에 따른 보일러 수냉벽 튜브의 화염측 금속 온도 측정장치가 사용된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호설명〉

10 : 보일러 20 : 컴퓨터

30 : 취득장치 100 : 온도 측정장치

110 : 튜브 112 : 튜브몸체

114 : 연결판 116 : 삽입홀

120 : 지지부재 122 : 지지부

124 : 인출부 130 : 열전대

132 : 접속단자

Claims (6)

1. 대형 발전용 보일러에 설치되어 보일러 내부의 금속온도를 측정할 수 있도록 한 온도 측정장치에 있어서,

   보일러의 내부에 설치되며 일부분에 삽입홀이 형성된 워터 수냉벽 튜브와;

   상기 삽입홀이 형성된 튜브의 일부분에 설치되는 지지부재;

   일단이 상기 지지부재를 통해 상기 튜브의 삽입홀에 삽입되어 상기 보일러 내부의 금속온도를 측정할 수 있는 열전대를 포함하되,

   상기 튜브에 형성되는 삽입홀은 보일러 화로 내부의 화염 부위에 상기 열전대를 노출시키지 않고, 보일러 튜브 내부의 유체에도 상기 열전대가 노출되지 않으며, 보일러 튜브의 내 외면을 관통하지 않는 구조로서,

   화염측 외부측에 위치된 상기 튜브의 튜브몸체와 튜브몸체를 연결하는 연결판 외부측에서 시작되어, 상기 튜브의 화염측 선단부 외면의 1-2mm 전까지 방전 가공된 삽입홀을 구비하여, 상기 열전대가 상기 튜브의 화염측 선단부까지 삽입됨으로써,

   상기 열전대가 화염에 소손되는 문제가 없고, 상기 튜브 내부의 유체흐름에 장애를 주지 않으면서, 초고온고압에서 운전되는 상기 수냉벽 튜브의 내 외면을 관통하지 않아 누설 가능성을 최소화할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 화력발전용 수냉벽 튜브의 화염측 금속 온도 측정장치.
2. 청구항 1 에 있어서,

   상기 수냉벽 튜브는 다수개의 원통으로 이루어진 길이재의 튜브몸체 양측으로 연결판(Membrane)이 돌출되게 형성되어 각각이 튜브몸체가 연결될 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 화력발전용 보일러 수냉벽 튜브의 화염측 금속 온도 측정장치.
3. 청구항 1 에 있어서,

   상기 삽입홀은 방전가공을 통해 가공되는 것으로, 상기 튜브 몸체의 화염측 내면에서, 1~2mm 전까지 가공되도록 한 것을 특징으로 하는 화력발전용 보일러 수냉벽 튜브의 화염측 금속 온도 측정장치.
4. 청구항 1 에 있어서,

   상기 지지부재는 반원형상으로 형성되어 상기 튜브의 튜브몸체를 감싸도록 위치되는 지지부와,

   상기 지지부에 일단이 연결되며, 내부로 상기 열전대가 삽입될 수 있도록 원통형상으로 형성되는 인출부로 이루어진 것을 특징으로 하는 화력발전용 보일러 수냉벽 튜브의 화염측 금속 온도 측정장치.
5. 청구항 4 에 있어서,

   상기 인출부는 상기 열전대가 외부에 간섭되지 않고 자유롭고 원활하게 삽입 인출될 수 있도록 한 것으로, 사각관체, 삼각관체, 팔각관체 등 다양한 형상으로 형성될 수 있는 것을 특징으로 하는 화력발전용 보일러 수냉벽 화염측 금속 온도 측정장치.
6. 청구항 1 에 있어서,

   상기 열전대는 플랙시블한 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 화력발전용 보일러 수냉벽 튜브의 화염측 금속 온도 측정장치.

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