KR101439091B1 - 완열기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저항판에서의 냉각수 충돌소음과 진동을 극도로 억제하고, 과열증기의 냉각효율을 높일 수 있는 완열기를 제공하기 위한 것으로서, 증기도관 상의 일점에 관로에 대하여 직교방향으로 냉각수관이 증기도관과 통하도록 설치되고, 사이 냉각수관의 말단에는 상기 증기도관의 단면 중심에 위치하도록 노즐이 설치되어 증기가 흐르는 방향으로 냉각수를 분무하여 냉각시키되 상기 냉각수 노즐의 직전방 증기도관 내에 과열증기의 흐름을 격렬하게 조장하는 난류 유도링을 설치하여 냉각수가 접촉하기 아주 적합한 상태로 와류를 일으킨 직후에 냉각수가 뒤섞이게 한 비벤트리형 완열기를 특징으로 한다.

Description

완열기{A DESUPERHEATER}

본 발명은 보일러, 과열기 등에 설치하여 배출되는 증기를 적정온도로 낮추는 완열기의 구조 개량에 관한 것이다.

보일러나 과열기에서 규정치를 상회하는 고온의 과열증기가 출구로 배출될 경우에 나타날 부작용을 사전에 방지하기 위하여 설치하는 것이 완열기이며, 증기도관을 통과하는 증기에 냉각수를 분무하여 신속히 증기를 냉각하게 된다.

선행기술에 관한 특허문헌 중에 공개공보 제1996-7000433호의 벤트리 냉각장치가 알려져 있다. 이 선행기술은 벤트리를 통과하는 증기의 유속에 오리피스 내의 냉각수가 벤트리의 후반부에 위치한 노즐로 분무되도록 한 것으로, 노즐로 분무되는 냉각수의 액적(분무입자)을 오리피스 보다도 작게 해 노즐의 부식이나 막힘을 억제하기 위한 것이다. 상기 벤트리의 후반부에 원주방향으로 포진한 노즐은 벤트리의 제작 난이도가 높아 정밀가공이 요구되고 고온의 과열증기에 상기 노출되는 노즐의 칫수 안정도 유지도 우려된다. 게다가, 과열증기의 유속에 따라 노즐을 통한 냉각수의 공급량 편차가 심해 완열효과가 기대에 미치지 못했다.

상기 선행기술의 문제점을 극복하기 위한 시도로서 도 1 및 도 2에 예시한 유형의 완열기가 있다. 개량형 완열기는 증기도관(1)의 내부 중앙에 위치하도록 설치된 냉각수 분무용 노즐(2)의 직후방에 증기의 흐름 방향에 대하여 직교방향이되어 증기도관의 내주면과의 사이에 환상 증기통로(4)가 확보되도록 원형 저항판(3)을 설치하여 중앙통과형 벤트리를 주변 통과형 벤트리 구조로 변경함으로써 벤트리의 구조 단순화를 도모하고 노즐의 기능장애 발생 가능성은 맞추며, 저항판 이면쪽에서의 와류현상(난류)을 활성화시켜 과열도를 보다 신속하고 효율적으로 조절할 수 있게 한 것이다. 상기한 종래의 개량형 완열기는 노즐에서 뿜어져 나와 저항판에 부딪치는 냉각수의 충동 소음이 크다. 또, 저항판의 이면 중심 부근의 혼류는 가장자리 부근에서 일어나는 혼류에 비해 세력이 약하다. 또한 이 같은 저항판 이면에서의 혼류 편차는 과열증기의 냉각 불균형과 그 불균형으로 인한 저항판의 진동 및 소음의 원인이다.

따라서 본 발명은 비벤트리형으로서 저항판에서의 냉각수 충돌소음과 진동을 극도로 억제하고, 과열증기의 냉각효율을 높일 수 있는 완열기를 제공하려는 데 목적이 있는 것이다.

상기 과제는, 증기도관의 관벽 일점에 직교방향으로 냉각수관이 설치되고, 냉각수관의 말단에는 상기 증기도관의 단면 중심에 위치하도록 노즐이 설치되어 증기가 흐르는 방향으로 냉각수를 분무하여 냉각시키되 상기 냉각수 노즐의 직전방 증기도관 내에 과열증기의 흐름을 격렬하게 조장하는 난류 유도링을 설치하여 냉각수가 접촉하기 아주 적합한 상태로 와류를 일으킨 직후에 냉각수가 잘 뒤섞일 수 있게 한 비벤트리형 완열기로 달성할 수 있다.

본 발명은 노즐에서 분무되는 냉각수는 아무 저항이 없이 그냥 분무 된다. 노즐 앞에서 저항판이 사라졌기 때문이다. 그래서 냉각수 분무 시 충돌소음이 전혀 나지 않는 효과가 있다.

또, 난류 유도링은 냉각수에 접촉되기 전에 과열증기를 격렬하게 와류시켜 노즐 주위로 흐르게 해 초미립자 상으로 분무되는 냉각수의 액적(분무입자)가 접촉하기 쉽게 하므로 냉각효율이 높다. 또한 비벤트리형이므로 설계 제작도 용이하다.

도 1은 종래의 비벤트리형 완열기의 개념도
도 2는 도 1의 측 단면도
도 3은 본 발명에 의한 유도링의 예시도
도 4는 본 발명 노즐의 직전방에 유도링이 설치된 증기도관의 종단면도
도 5는 도 4의 측단면도
도 6은 난류 유도링에 의한 과열증기의 와류예상도

도 3에서, 난류 유도링(10)은 열화 및 열부식에 강한 금속제로서, 과열증기가 흐르는 방향의 뒤쪽에서 증기의 와류현상이 되도록 적게 이는 단면의 강봉제 일수록 가열증기 냉각에 보다 효과적이다. 환봉 또는 타원형 환봉이 좋은 예다.

난류 유도링(10)의 외경은 증기도관의 내경, 증기도관에 라이너가 삽입된 경우에는 그 라이너의 내경 보다도 작게 설계한다. 이는 증기도관 또는 라이너의 내주면과 난류 유도링(10)의 외경 사이에 과열증기가 거침없이 통과하기 넉넉한 환상 증기통로를 확보하기 위한 필수요건이다.

난류 유도링(10)은 가운데가 비어서 안팎으로 난류를 유도한다. 이 난류유도링(10)은 종래의 원판형 저항판과는 달리 과열증기의 흐름이 아주 원활하며, 난류 유도링(10)의 안팎에서 과열증기의 난류를 유도하는 데 유리하다.

도 4는 본 발명의 실시상태로서, 라이너(5)가 삽입된 증기도관(1)의 내부 일점에 냉각수관(6)과 통하는 노즐(2)이 라이너(5)의 단면 중심에 설치된 완열기에서 상기 노즐(2)의 전방에 난류 유도링(10)을 설치한 상태를 보인 것이다.

또한 도 5를 더 참조하면, 난류 유도링(10)은 그 외경과 라이너(5)의 내주면과의 사이에 환상 증기통로(4)가 남도록 동심원상으로 설치하여 과열증기가 난류 유도링(10)의 주위로 고르게 흘러 균등하게 난류가 일어나도록 한다.

난류 유도링(10)은 노즐(2)과 동심원상에 놓이게 하여 과열증기의 난류가 균형을 이루게 한다. 국부적으로 발생할 가능성이 있는 과열증기의 난류 편차를 없애 진동과 소음을 근절하는 데 이롭다.

도면부호(6)은 증기도관(1)의 관벽 일점을 관통하도록 조립되어 노즐(2)에 냉각수를 공급하는 냉각수관이다.

보일러나 과열기의 출구쪽 증기도관(1)으로 고온의 과열증기(20)가 흐를 때에는 난류 유도링(10)을 먼저 거친 뒤에 노즐(2)을 지나게 된다. 과열증기는 난류 유도링(10)에 부딪히면서 안팎에서 난류로 흐름이 바뀐다. 이때의 난류는 환상 증기통로(4)에 의한 환상 난류와 난류 유도링(10)의 생김새에 따른 튜브형 난류 등 크게 두 가지로 분류할 수 있다.

이들 난류는 종래의 벤트리에 의한 난류에 비해 폭이 넓고 활성도가 높은 반면에 저항에 따른 압력손실이 적어 열부하가 덜어지며, 노즐(2)에서 내뿜어지는 냉각수가 과열증기에 접촉하는 것이 보다 수월해져 과열도 조절이 아주 용이하다.

난류 유도링(10)에 의해 일어나는 과열증기의 난류는 과열증기의 압력에 절대적인 영향을 받는다.

본 발명은 난류 유도링(10)이 벤트리의 기능을 대신하지만 구조가 단조로와 설계 제작이 손쉽고 품질유지 편의도 따른다.

1: 증기도관
2: 노즐
4: 환상 증기통로
10: 난류 유도링

Claims (3)

1. 증기도관의 관벽 일점에 직교방향으로 냉각수관이 설치되고, 상기 냉각수관의 말단에는 상기 증기도관의 단면 중심에 놓이게 노즐이 설치되어 과열증기가 흐르는 방향으로 냉각수를 분무하여 냉각시키게 한 완열기로서,
   상기 냉각수 노즐의 직전방 증기도관 내에 과열증기의 흐름을 난류로 바뀌게 하는 난류 유도링을 설치하여 난류 유도링의 안팎에서 과열증기가 난류로 형성되게 한 것을 특징으로 하는 비벤트리형 완열기.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 난류 유도링이 환봉으로 형성된 완열기.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 난류 유도링이 타원봉으로 형성된 완열기.
   

Images