KR101656607B1

KR101656607B1 - 유량 제어용 베플유닛

Info

Publication number: KR101656607B1
Application number: KR1020150027408A
Authority: KR
Inventors: 남경모
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2015-02-26
Filing date: 2015-02-26
Publication date: 2016-09-09
Also published as: KR20160104410A

Abstract

유량 제어용 베플유닛이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 유량 제어용 베플유닛은 연소유닛을 향해 연장된 분기덕트의 내부 길이 방향을 따라 배치된 다수개의 단위 버너를 포함하는 버너유닛; 및 상기 다수개의 단위 버너를 각각 바라보며 배치되고 상기 분기덕트의 길이 방향을 따라 서로 다른 각도로 배치된 다수개의 단위 베플이 구비된 베플 유닛을 포함한다.

Description

유량 제어용 베플유닛{Flow control baffle unit}

본 발명은 연소유닛을 향해 연소가스를 공급하는 버너유닛 또는 완전 연소를 위한 연소용 공기를 공급하는 단위 공기 공급 유닛을 통해 유입되는 유체의 균일한 공급을 위한 것으로서, 보다 상세하게는 유량 제어용 베플유닛에 관한 것이다.

일반적으로 발전소의 종류는 사용되는 연료에 따라 분류되고 대표적인 화력 발전소는 석탄, 중유, Gas 등의 연료를 Boiler에서 연소시켜 고온 연소가스의 열에너지를 Boiler 내의 물로 가열하여 고온고압의 과열증기를 만들어 증기터빈으로 보내 터빈을 고속회전 시켜 터빈에 연결되어 있는 발전기에 의해 전기에너지로 변환시켜 전기를 생산한다.

화력발전이란 석탄, 석유, 가스등 화석연료가 갖고 있는 열 에너지를 보일러(Boiler) 또는 스팀 제네레이터(Steam Generator)와 터빈 제네레이터(Turbine Generator) 등의 기계장치를 통하여 전기에너지로 변환시켜 사용한다.

화력발전소는 전술한 설비 이외에도 주기기와 보조기기(Balance of Plant, BOP) 즉 연료공급 및 처리계통, 응축수 및 급수 계통, 냉각수계통, 재처리계통, 기타 유틸리티 설비(Air, Service Water, Water/Waste Water Treatment System)등으로 구성되어 전기 생산에 각각의 역할을 담당하고 있다.

이와 같이 사용되는 화력 발전소에는 석탄을 원료로 공급받아 연소가 이루어지는 노(furnace)가 설치되고, 상기 노에는 완전 연소를 위한 연소공기를 공급하기 위한 덕트 유닛이 상기 노를 감싸는 형태로 설치된다.

상기 덕트 유닛은 노의 외측에 다수개가 배치되는데, 상기 덕트 유닛으로 공급된 미분탄의 연소를 위해서 다수개의 버너가 상기 덕트 유닛의 길이 방향에 설치되어 상기 미분탄의 연소를 통해 노 내부에서의 연소를 실시한다.

이와 같이 사용되는 덕트 유닛은 버너로 공급된 미분탄의 안정적인 연소를 위해 대기 중의 공기인 유체가 함께 공급되어 상기 버너의 원주 방향에 형성된 다수개의 슬롯을 통해 유체가 공급되나, 상기 슬롯의 특정 위치에 유체가 집중되면서 유량 편차가 발생되고 이로 인해 버너 출구에서의 화염 형상이 불균일해 지거나, 화염 안전성이 불안정해 지는 문제점이 유발되었다.

미국공개특허 US20140305356

본 발명의 실시 예들은 보일러의 윈드박스에 설치된 버너유닛의 원주 방향으로 공급되는 유체의 유량을 균등하게 하여 상기 버너유닛의 출구 방향에서의 안정적인 화염형태를 유지시키고, 연소용 공기 공급 유닛의 우너주 방향으로 공급되는 유량 또한 균등하게 일정하게 유지할 수 있는 유량 제어용 베플유닛을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 연소유닛을 향해 연장된 분기덕트의 내부 길이 방향을 따라 배치된 다수개의 단위 버너를 포함하는 버너유닛 및 상기 분기덕트의 길이 방향을 따라 상기 다수개의 단위 버너 사이에 각각 단위 버너를 바라보며 서로 다른 각도로 배치되는 다수개의 단위 베플이 구비된 베플 유닛을 포함하며, 상기 단위 버너는 상기 분기덕트를 통해 이송된 유체가 공급되는 제1 내지 제n 개구 홀이 버너 바디의 외측 원주 방향을 따라 형성되고, 상기 단위 베플은 상기 제1 내지 제n 개구 홀로 유입되는 유체의 유량을 균일하게 분포시키기 위해 유체의 이송 방향을 가이드할 수 있다.

상기 분기덕트는 상기 연소유닛의 외측으로 이격된 상태로 배치된 직관인 것을 특징으로 한다.

상기 분기덕트는 좌측과 우측에서 각각 유체가 유입되어 상기 분기덕트의 길이 방향으로 유체가 공급되고, 상기 단위 버너는 상기 분기덕트의 길이 방향을 따라 등 간격으로 배치된 것을 특징한다.

삭제

상기 단위 베플은 다수개의 단위 버너 사이에 각각 한 쌍을 이뤄 마주보는 상태로 배치되고 판 형태로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 단위 베플은 상기 버너유닛에 배치된 제1 단위 버너를 기준으로 상기 분기덕트의 외측을 향해 제1 경사각을 갖고 배치된 제1 단위 베플; 상기 제1 단위 버너와 이격된 제2 내지 제n 단위 버너를 기준으로 상기 분기덕트의 외측을 향해 제2 내지 제n 경사각을 갖고 배치된 제2 내지 제n 단위 베플을 포함하되, 상기 제2 단위 베플에서 상기 제n 단위 베플로 갈수록 경사각이 증가되는 것을 특징으로 한다.

상기 단위 베플은 상기 분기덕트를 통해 유입된 유체가 부분적으로 통과하기 위해 개구된 통공을 더 포함한다.

상기 분기덕트에는 길이 방향을 기준으로 내측 중앙 위치에 위치되어 상기 분기덕트의 좌우 양측에서 각각 공급된 유체가 서로 간에 혼합되는 것을 차단하기 위한 보조 베플이 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 보조 베플은 상기 분기덕트의 내측에서 이격되어 분기덕트의 내측과 직교된 상태로 서로 마주보며 위치된 것을 특징으로 한다.

상기 보조 베플은 유체의 이동 방향을 상기 단위 버너로 가이드 하기 위해 서로 마주보는 위치에 각각 상기 단위 버너를 향해 좌우 대칭 형태로 라운드지게 연장된 가이드 부를 더 포함한다.

상기 분기덕트에는 상기 버너유닛으로 공급되는 유체의 유량을 제어하고 이동 방향을 균일하게 가이드 하기 위해 상기 버너유닛의 전단에 설치된 댐퍼유닛이 설치되고, 상기 댐퍼유닛은 다수개의 댐퍼 블레이드와, 상기 댐퍼 블레이드와 연결되어 경사각을 임의의 각도로 조절하는 구동유닛을 포함한다.

본 발명의 제2 실시 예에 의한 유량 제어용 베플유닛은 연소유닛을 향해 절곡된 연장관과 연결된 분기덕트의 내부 길이 방향을 따라 배치된 다수개의 단위 공기 공급 유닛을 포함하는 연소용 공기 공급 유닛 및 상기 분기덕트의 길이 방향을 따라 상기 다수개의 단위 공기 공급 유닛 사이에 각각 단위 공기 공급 유닛을 바라보며 서로 다른 길이로 배치되는 다수개의 단위 베플이 구비된 베플 유닛을 포함하며, 상기 단위 공기 공급 유닛은 외측 원주 방향을 따라 내측과 연통되고 상기 분기덕트를 통해 이송된 유체가 공급되는 제1 내지 제n 개구 홀을 포함하고, 상기 단위 베플은 상기 제1 내지 제n 개구 홀로 유입되는 유체의 유량을 균일하게 분포시키기 위해 유체의 이송 방향을 가이드할 수 있다.

상기 분기덕트는 좌측과 우측에서 각각 유체가 유입되어 상기 분기덕트의 길이 방향으로 유체가 공급되고, 상기 연소용 공기 공급 유닛은 상기 분기덕트의 길이 방향을 따라 등 간격으로 배치된 것을 특징으로 한다.

삭제

상기 단위 베플은 상기 분기덕트의 내측에서 이격된 상태로 위치되고 상기 연장관에서 멀어질수록 상기 단위 공기 공급 유닛을 향해 연장된 길이가 짧아지는 것을 특징으로 한다.

상기 단위 베플은 상기 분기덕트의 길이 방향을 따라 일측에만 배치된 것을 특징으로 한다.

상기 단위 베플은 상기 분기덕트의 길이 방향에 배치된 단위 공기 공급 유닛 사이마다 배치된 것을 특징으로 한다.

상기 단위 베플은 상기 단위 공기 공급 유닛을 향해 개구된 통공을 더 포함한다.

상기 단위 베플은 상기 분기덕트의 길이 방향에서 대각선 방향에 교대로 배치된 것을 특징으로 한다.

상기 분기덕트에는 상기 연장관을 경유한 유체의 이동 방향을 가이드 하기 위해 상기 분기덕트의 입구 위치에서 상기 단위 공기 공급 유닛을 향해 경사지게 배치된 가이드 베플이 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 분기덕트에는 길이 방향을 기준으로 내측 중앙 위치에 서로 마주보는 상태로 이격되어 일단이 고정되고 상기 분기덕트의 좌우 양측에서 각각 공급된 유체가 서로 간에 혼합되는 것을 차단하기 위한 보조 베플이 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 분기덕트에는 상기 연소용 공기 공급 유닛으로 공급되는 유체의 유량을 제어하고 이동 방향을 균일하게 가이드 하기 위해 상기 연소용 공기 공급 유닛의 전단에 설치된 댐퍼유닛이 설치되고, 상기 댐퍼유닛은 다수개의 댐퍼 블레이드와, 상기 댐퍼 블레이드와 연결되어 경사각을 임의의 각도로 조절하는 구동유닛을 포함한다.

삭제

본 발명의 실시 예들은 보일러 또는 퍼니스로 공급되는 화염 또는 연소용 공기를 공급하는 유량을 균일하게 공급할 수 있어 연소 효율이 향상되고, 화염 안전성과 형상이 안정적으로 유지된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 유량 제어용 베플유닛을 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 유량 제어용 베플유닛의 단위 버너로 공급되는 유체의 이동 경로를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 유량 제어용 베플유닛의 단위 버너에 형성된 제1 내지 제n 개구 홀로 유입된 유량의 분포 상태를 도시한 도면.
도 4는 도 1의 정면도.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 유량 제어용 베플유닛을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 유량 제어용 베플유닛의 단위 버너로 공급되는 유체의 이동 경로를 도시한 단면도.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 의한 유량 제어용 베플유닛에서 베플유닛의 다른 실시 예를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 유량 제어용 베플유닛을 도시한 사시도.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 유량 제어용 베플유닛에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 첨부된 도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 유량 제어용 베플유닛을 도시한 사시도 이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 유량 제어용 베플유닛의 단위 버너로 공급되는 유체의 이동 경로를 도시한 단면도 이며, 도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 유량 제어용 베플유닛의 단위 버너에 형성된 제1 내지 제n 개구 홀로 유입된 유량의 분포 상태를 도시한 도면이다.

첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 유량 제어용 베플 유닛(1)은 분기덕트(3)가 연소유닛(2)의 외측으로 이격된 위치에서 직관으로 연장되고, 상기 분기덕트(3)의 내부에 버너유닛(10)이 배치된다.

버너유닛(10)은 연소유닛(2)을 향해 연장된 분기덕트(3)의 내부 길이 방향을 따라 배치된 다수개의 단위 버너를 포함하고, 베플유닛(20)은 다수개의 단위 버너(10a~10n)를 각각 바라보며 배치되고 상기 분기덕트(3)의 길이 방향을 따라 서로 다른 각도로 배치된 다수개의 단위 베플(20a~20n)이 구비된 베플 유닛(20)을 포함한다.

본 실시 예에 의한 분기덕트(3)는 연소유닛(2)으로 고온의 화염을 공급하는 다수개의 단위 버너(10a~10n)가 내측 길이 방향에 배치되는데, 상기 단위 버너(10a~10n)는 상기 분기덕트(3)를 통해 이송된 유체가 공급되는 제1 내지 제n 개구 홀(11a~11n)이 버너 바디의 외측 원주 방향을 따라 형성되고, 상기 단위 베플(20a~20n)에 의해 이송 방향이 가이드 된 유체가 상기 제1 내지 제n 개구 홀(11a~11n)로 유입 되도록 구성된다.

분기덕트(3)는 좌측과 우측에서 각각 유체가 유입되어 상기 분기덕트(3)의 길이 방향으로 유체가 공급되고, 상기 단위 버너(10a~10n)는 상기 분기덕트(3)의 길이 방향을 따라 등 간격으로 배치된 것으로 한정하여 설명하나 다른 형태로 변경 될 수 있음을 밝혀둔다.

단위 버너(10a~10n)는 상기 분기덕트(3)를 통해 이송된 유체가 공급되는 제1 내지 제n 개구 홀(11a~11n)이 버너 바디의 외측 원주 방향을 따라 동일 크기로 형성되는데, 상기 제1 내지 제n 개구 홀(11a~11n)로 유체가 균일하게 유입되는 것은 상기 단위 버너(10a~10n)의 안정적인 연소 작동에 상당히 중요한 역할을 하며 상기 연소유닛(2)의 효율 향상과 밀접한 관계가 유지된다. 참고로 상기 제1 내지 제n 개구 홀(11a~11n)은 유체의 유입을 위해 도면에 도시된 바와 같이 버너 바디의 원주 방향에 사각 형태로 개구된 것으로 도시하였으나 형태는 변경 가능함을 밝혀둔다.

버너유닛(10)은 상기 단위 버너(10a~10n)의 제1 내지 제n 개구 홀(11a~11n) 중 특정 위치에 위치된 어느 하나 또는 복수의 개구 홀에 유량이 집중될 경우 상기 단위 버너(10a~10n)에서 발생된 화염형상 및 화염 안전성에 상당한 영향이 발생될 수 있으므로 상기 제1 내지 제n 개구 홀(11a~11n)에 균일하게 유체가 공급되는 것은 상당히 중요하다고 할 수 있다. 특히 버너유닛(10)의 경우 유체가 상기 제1 내지 제n 개구 홀(11a~11n)에 각각 균일하게 유입되는 것이 바람직하며 이는 버너유닛(10)을 통해 출구에서의 화염 형상 및 안전성과 관련 있으므로 상기 분기덕트(3)를 통한 단위 버너(10a~10n)로의 유량 공급은 원주 방향에서 균일하게 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 제1 내지 제n 개구 홀(11a~11n)로 공급되는 유체의 유량을 일정하게 하고 특정 위치로 유체의 유량이 집중되지 않도록 유체의 이동 방향을 가이드 하는 베플 유닛(20)을 통해 분기덕트(3)에 배치된 단위 버너(10a~10n)에 형성된 제1 내지 제n 개구 홀(11a~11n)의 특정 방향으로 유체의 이동을 도모한다.

단위 버너(10a~10n)는 도면에 도시된 바와 같이 버너 바디의 원주 방향에 제1 내지 제n 개구 홀(11a~11n)이 형성되는데, 분기덕트(3)의 내측 길이 방향을 따라 등 간격으로 배치된 상태에서 유체가 A위치에서 B위치로 공급될 경우 제2 내지 제4 개구 홀(11b~11d)로 유량이 집중되지 않고, 상기 베플 유닛(20)에 의해 상기 단위 버너(10a~10n)에 형성된 제6 내지 제8 개구 홀(11f~11h)이 형성된 방향으로 유체의 이동 방향이 가이드 되어 상기 단위 버너(10a~10n)로 공급되는 유체의 유량 분포를 제1 내지 제n 개구 홀(11a~11n)에서 균일하게 유지할 수 있다.

본 발명의 단위 버너(10a~10n)로 공급된 유체는 베플 유닛(20)에 의해 이동 방향이 가이드 된 상태로 단위 버너(10a~10n)로 공급될 경우 제1 내지 제n 개구 홀(11a~11n)로 유입된 유량의 분포가 특정 개구 홀로 편심되어 유량 불균형이 발생되지 않는 것을 알 수 있다.

이를 통해 연소유닛(2)을 향해 발생된 단위 버너(10a~10n)의 화염 형상이 전방으로 갈수록 뾰족한 원뿔 형태가 안정적으로 유지될 수 있고, 화염 안정성도 좌우가 균일한 대칭 형태로 장시간 유지된다. 따라서 연소유닛(2)의 효율이 안정적으로 유지될 수 있어 상기 연소유닛(2)이 장착된 보일러 또는 퍼니스의 작동 효율이 향상된다.

첨부된 도 4를 참조하면, 단위 베플(20a~20n)은 다수개의 단위 버너(10a~10n) 사이에 각각 한 쌍을 이뤄 마주보는 상태로 배치되고 판 형태로 형성되는데, 폭과 길이 및 두께는 도면에 도시된 형태로 한정하지 않고 다양하게 변경될 수 있다.

단위 베플(20a~20n)은 버너유닛(10)에 배치된 제1 단위 버너(10a)를 기준으로 상기 분기덕트(3)의 외측을 향해 2개가 1셋트를 이뤄 제1 경사각을 갖고 배치된 제1 단위 베플(20a)과, 상기 제1 단위 버너(10a)와 이격된 제2 내지 제n 단위 버너(10b~10n)를 기준으로 상기 분기덕트(3)의 외측을 향해 제2 내지 제n 경사각을 갖고 배치된 제2 내지 제n 단위 베플(20b~20n)을 포함하되, 상기 제1 단위 베플(20a)에서 상기 제n 단위 베플(20n)로 갈수록 분기덕트(3)의 외측을 향한 경사각이 증가된 상태로 구성된다. 이와 같이 구성되는 이유는 분기덕트(3)의 내측으로 공급된 유체가 길이 방향의 따라 공급될 때 단부에 위치된 단위 버너 또는 중앙에 위치된 단위 버너의 제6 내지 제8 개구 홀(11f~11h)이 형성된 방향으로 이동되는 유체의 유량을 일정하게 확보하기 위해서이다.

제1 경사각은 특별히 특정 경사각으로 한정하지 않으나 전술한 제6 내지 제8 개구 홀(11f~11h)로 유량이 일정하게 공급되도록 분기덕트(3)의 크기에 따라 시뮬레이션을 통해 변동될 수 있다.

유체는 분기덕트(3)의 A위치에서 B위치로 공급될 경우 점선으로 도시된 바와 같이 단위 베플(20a~20n)에 의해 제2 내지 제4 개구 홀(11b~11d)로 유량이 집중되지 않고 제6 내지 제8 개구 홀(11f~11h)로 가이드 되어 단위 버너(10a~10n)로 공급되는 유체의 유량이 균일해진 상태로 이동된다.

특히 유체는 단위 베플(20a~20n)에 의해 분기덕트(3)의 내측 길이 방향에서 특정 위치로 편심되지 않고 일정하게 이동방향이 가이드 될 수 있어 상기 버너유닛(10)의 안정적인 작동을 도모할 수 있다.

제n 단위 베플(20n)은 제1 단위 베플(20a)에 비해 경사각이 분기덕트(3)의 내측을 향해 개방되어 있어 상기 분기덕트(3)의 길이가 길게 연장되는 경우에도 제n 단위 버너(10n)에 형성된 제6 내지 제8 개구 홀(11f~11h)로 균일한 유량을 공급시킬 수 있으므로 분기덕트(3)에 배치된 버너유닛(10)의 안정적인 작동 및 화염 안전성이 보장되어 연소유닛(2)의 안정적인 작동이 이루어진다.

단위 베플(20a~20n)은 분기덕트(3)를 통해 유입된 유체가 부분적으로 통과하기 위해 통공(20aa~20nn))이 형성되는데, 상기 통공()은 전술한 제6 내지 제8 개구 홀로 균일한 유량을 공급하기 위해 특정 형태 및 방향으로 형성될 수 있는데 도면에 도시된 형태 및 방향으로 반드시 한정하지 않고 다양하게 변경될 수 있다.

본 실시 예에 의한 분기덕트(3)에는 길이 방향을 기준으로 내측 중앙 위치에 위치되어 상기 분기덕트(3)의 좌우 양측에서 각각 공급된 유체가 서로 간에 혼합되는 것을 차단하기 위한 보조 베플(30)이 설치되는데, 상기 보조 베플(30)은 상기 분기덕트(3)의 내측에서 이격되어 분기덕트(3)의 내측과 직교된 상태로 서로 마주보며 위치된다.

보조 베플(30)은 판 형태로 이루어지고 A위치에서 공급된 유체가 B위치로 이동될 경우 상기 보조 베플(30)에 의해 이동 방향이 상기 제n 단위 버너(10n)에 형성된 제6 내지 제8 개구 홀로 가이드 하여 유량 불균형을 해소할 수 있어 버너유닛(10)의 안정적인 작동을 도모할 수 있다.

보조 베플(30)은 유체의 이동 방향을 단위 버너(10a~10n)로 가이드 하기 위해 서로 마주보는 위치에 각각 상기 단위 버너(10a~10n)를 향해 좌우 대칭 형태로 라운드지게 연장된 가이드 부(32)를 더 포함하는데, 상기 가이드 부(32)는 1/4원 형태로 형성되나 다른 형태로 변경될 수 있으며 상기 가이드 부(32)로 이동된 유체가 라운드진 외주면을 따라 유체의 이동 방향이 정확하게 가이드 된 상태로 상기 제n 단위 버너(10n)를 향해 이동된다.

분기덕트(3)에는 상기 버너유닛(10)으로 공급되는 유체의 유량을 제어하고 이동 방향을 균일하게 가이드 하기 위해 상기 버너유닛(10)의 전단에 설치된 댐퍼유닛(4)이 설치된다. 댐퍼유닛(4)은 다수개의 댐퍼 블레이드(4a)와, 상기 댐퍼 블레이드(4a)와 연결되어 경사각을 임의의 각도로 조절하는 구동유닛(4b)을 포함하는데, 상기 댐퍼 플레이드(4a)는 판 형태로 형성되어 분기덕트(3)의 내측에 다수개가 이격된다.

댐퍼 블레이드(4a)는 분기덕트(3)로 공급된 유체의 유량과 방향을 변화시킬 수 있는데, 예를 들어 상기 댐퍼 블레이드(4a)가 수평 상태가 아닌 일 방향을 향해 회전될 경우 유체는 분기덕트(3)의 일측으로 유체가 집중된다.

이와는 반대로 댐퍼 블레이드(4a)가 수평 상태가 유지될 경우 유량이 분기덕트(3)의 내측에 균일하게 공급되고 버너유닛(10)을 향해 다량이 유체가 일정하게 공급된다.

구동유닛(4b)은 모터(미도시)와, 감속기(미도시) 및 기어 유닛(미도시)의 조합으로 구성되고, 상기 댐퍼 블레이드(4a)에 대한 각도를 임의의 각도로 조절하여 분기덕트(3)로 유입되는 유량과 이동 방향을 조절한다.

본 발명의 제2 실시 예에 의한 유량 제어용 베플유닛에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 참고로 본 실시 예는 전술한 제1 실시 예와 다르게 분기덕트가 직관 형태로 연장되지 않고 절곡된 연장관에 연결된 차이점을 갖고 있으며 이로 인해 유체가 분기덕트의 일측 방향으로 치우친 상태로 유입되는 차이점을 갖는다.

첨부된 도 5 내지 도7을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 의한 유량 제어용 베플유닛(1a)은 연소유닛을 향해 절곡된 연장관(5)과 연결된 분기덕트(3)의 내부 길이 방향을 따라 배치된 다수개의 단위 공기 공급 유닛(100a~100n)을 포함하는 연소용 공기 공급 유닛(100) 및 상기 다수개의 단위 공기 공급 유닛(100a~100n)을 각각 바라보며 배치되고, 상기 분기덕트(3)의 길이 방향을 따라 서로 다른 길이로 배치된 다수개의 단위 베플(200a~200n)이 구비된 베플 유닛(200)을 포함하여 구성된다.

분기덕트(3)는 좌측과 우측에서 각각 유체가 유입되어 상기 분기덕트(3)의 길이 방향으로 유체가 공급되고, 상기 연소용 공기 공급 유닛(100)은 상기 분기덕트(3)의 길이 방향을 따라 등 간격으로 배치된다. 연소용 공기 공급 유닛(100)은 OFA(over fire air)로 사용되며 상기 연소용 공기공급 유닛(100)은 상기 연소유닛이 화력 발전소에 사용하는 퍼니스일 경우 버너유닛에서 연소된 화염의 안정적인 연소 작동을 위한 외기를 공급하기 위한 용도로 사용되며, 별도의 화염이 발생되지는 않으나 상기 버너유닛에 의해 생성된 화염의 유지 및 2차 연소를 위한 공기를 안정적으로 공급하는 역할을 한다.

본 실시 예에 의한 분기덕트(3)는 연소유닛(2)으로 연소에 필요한 공기를 공급하기 위해 다수개의 단위 공기 공급 유닛(100a~100n)이 상기 분기덕트(3)의 내측 길이 방향에 배치되는데, 상기 단위 공기 공급 유닛(100a~100n)은 상기 분기덕트(3)를 통해 이송된 유체가 공급되는 제1 내지 제n 개구 홀(101a~101n)이 버너 바디의 외측 원주 방향을 따라 형성되고, 상기 단위 베플(200a~200n)에 의해 이송 방향이 가이드 된 유체가 상기 제1 내지 제n 개구 홀(101a~101n)로 유입된다.

분기덕트(3)는 좌측과 우측에서 각각 유체가 유입되어 상기 분기덕트(3)의 길이 방향으로 유체가 공급되고, 상기 단위 공기 공급 유닛(100a~100n)은 상기 분기덕트(3)의 길이 방향을 따라 등 간격으로 배치된 것으로 한정하여 설명하나 다른 형태로 변경 가능할 수 있음을 밝혀둔다.

단위 공기 공급 유닛(100a~100n)는 상기 분기덕트(3)를 통해 이송된 유체가 공급되는 제1 내지 제n 개구 홀(101a~101n)이 버너 바디의 외측 원주 방향을 따라 동일 크기로 형성되는데, 상기 제1 내지 제n 개구 홀(101a~101n)로 유체가 균일하게 유입되는 것은 상기 단위 공기 공급 유닛(100a~100n)의 내측으로 유입되는 유량 분포를 일정하게 유지할 수 있어 연소유닛(2)의 안정적인 연소 작동을 도모하고 상기 연소유닛(2)의 효율 향상과 밀접한 관계가 유지된다.

예를 들어 상기 단위 공기 공급 유닛(100a~100n)의 제1 내지 제n 개구 홀(101a~101n) 중 특정 위치에 위치된 어느 하나 또는 복수의 개구 홀에 유량이 집중될 경우 상기 단위 공기 공급 유닛(100a~100n)에서 토출된 공기의 배출이 일측 방향으로 편심될 수 있으나, 본 발명은 단위 공기 공급 유닛(100a~100n)으로 균일하게 공급되므로 상기 연소유닛(2)의 효율 향상과 안정적인 화염 형성을 도모할 수 있기 때문에 상기 단위 공기 공급 유닛(100a~100n)의 내측으로 공급되는 공기의 유량이 일정하게 공급되는 것은 상당히 중요하다고 할 수 있다.

본 발명은 상기 제1 내지 제n 개구 홀(101a~101n)로 공급되는 유체의 유량을 베플 유닛(200)을 통해 일정하게 하고 특정 위치로 유체의 유량이 집중되지 않도록 유체의 이동 방향을 가이드 하여 제1 내지 제n 개구 홀(101a~101n)로 유입되는 유체의 이동 방향이 베플 유닛(20)을 통해 특정 방향으로 이동된다.

단위 공기 공급 유닛(100a~100n)은 도면에 도시된 바와 같이 제1 내지 제n 개구 홀(101a~101n)이 형성되고, 분기덕트(3)의 내측 길이 방향을 따라 단위 베플(200a~200n)이 길이 방향을 따라 서로 다른 길이로 배치되는데, 상기 단위 베플(200a~200n)이 이와 같이 배치되는 이유는 연장관(5)이 절곡된 상태로 분기덕트(3)와 연결되므로 상기 분기덕트(3)로 유입된 유체는 일측 방향을 향해 상대적으로 많은 유량이 집중되므로 상기 집중된 유량을 단위 공기 공급 유닛(100a~100n)의 제6 내지 제8 개구 홀(101f~101h)을 향해 균일하게 공급시켜 연소유닛(2)에서 생성된 화염 형상과 안전성을 안정적으로 유지시키고, 이를 통해 상기 연소유닛(2)의 효율을 향상시키기 위해서이다.

예를 들면 연장관(5)이 구비된 분기덕트(3)의 좌우에서 유체가 A위치에서 B위치로 공급될 경우 상기 단위 공기 공급 유닛(100a~100n)에 형성된 제2 내지 제4 개구 홀(101b~101d)로 유량이 집중되지 않고, 제6 내지 제8 개구 홀(11f~11h)을 향해 유체의 이동 방향이 가이드 되어 상기 단위 공기 공급 유닛(100a~100n)으로 공급되는 유체의 유량이 특정 개구 홀에 집중되는 것을 방지하소 균일하게 유지할 수 있다.

이를 위해 베플 유닛(200)은 단위 베플(200a~200n)이 상기 분기덕트(3)의 내측에서 이격된 상태로 위치되고 상기 연장관(5)에서 멀어질수록 상기 단위 공기 공급 유닛(100a~100n)을 향해 연장된 길이가 짧아지게 형성된다. 상기 단위 베플(200a~200n)의 길이가 짧아지는 이유는 A위치에서 B위치를 향해 유체가 공급될 경우 상기 분기덕트(3)의 중앙 위치인 B위치로 공급되는 유량이 A위치에 비해 상대적으로 많이 공급되는데, 상기 A위치에서 이동된 유체가 최초로 공급되는 제1 단위 공급 유닛(100a)에서 이격된 제1 단위 베플(200a)에 의해 상기 제1 단위 공급 유닛(100a)의 제 제6 내지 제8 개구 홀(11f~11h)이 형성된 방향으로 유체의 이동과 유량이 안정적으로 가이드되어 베플 유닛(20)의 위치에 상관 없이 일정한 유량을 공급하기 위해서이다.

단위 베플(200a~200n)은 분기덕트(3)의 길이 방향을 따라 일측에만 배치되며 도면 기준으로 상측에는 미 배치된 상태가 유지된다. 상기 단위 베플(200a~200n)이 미 설치된 분기덕트(3)의 내측은 연장관(5)을 경유한 일부의 유체가 화살표로 도시된 바와 같이 일부의 유량이 공급되므로 후술할 가이드 베플(300)에 의해 유체의 이동 방향만 가이드 되어 B위치로 이동된다.

단위 베플(200a~200n)은 상기 분기덕트(3)의 길이 방향에 배치된 단위 공기 공급 유닛(100a~100n) 사이마다 배치되거나, 첨부된 도 7에 도시된 바와 같이 상기 분기덕트(3)의 길이 방향에서 대각선 방향에 교대로 배치되어 단위 공기 공급 유닛(100a~100n)으로 유체를 공급할 수 있다.

단위 베플(200a~200n)은 분기덕트(3)를 통해 유입된 유체가 부분적으로 통과하기 위해 통공(201)이 형성되는데, 상기 통공(201)은 전술한 제6 내지 제8 개구 홀로 균일한 유량을 공급하기 위해 특정 형태 및 방향으로 형성될 수 있는데 도면에 도시된 형태 및 방향으로 반드시 한정하지 않고 다양하게 변경될 수 있다.

본 실시 예에 의한 분기덕트(3)에는 길이 방향을 기준으로 내측 중앙 위치에 위치되어 상기 분기덕트(3)의 좌우 양측에서 각각 공급된 유체가 서로 간에 혼합되는 것을 차단하기 위한 보조 베플(400)이 설치되는데, 상기 보조 베플(400)은 상기 분기덕트(3)의 내측에서 이격되어 분기덕트(3)의 내측과 직교된 상태로 서로 마주보며 위치된다.

보조 베플(400)은 판 형태로 이루어지고 A위치에서 공급된 유체가 B위치로 이동될 경우 상기 보조 베플(400)에 의해 이동 방향이 상기 제n 단위 공기 공급 유닛(100n)에 형성된 제6 내지 제8 개구 홀로 가이드 되어 유량 불균형을 해소할 수 있다.

연장관(5)을 경유한 유체의 이동 방향을 가이드 하기 위해 상기 분기덕트(3)의 입구 위치에서 상기 단위 공기 공급 유닛(100a~100n)을 향해 경사지게 배치된 가이드 베플(300)이 설치되는데, 상기 가이드 베플(300)은 유체의 이동 방향을 특정 방향으로 가이드 하도록 분기덕트(3)의 외측을 향해 소정의 각도로 경사지게 배치된다.

가이드 베플(300)은 베플 유닛(200)이 미 설치된 영역으로 공급되는 유체의 이동 방향을 화살표 방향으로 가이드 하기 위해 설치되며 2개가 1셋트를 이뤄 사로 마주보는 상태로 배치되며, 앞서 설명한 제2 실시 예와 유사한 배치 상태 및 구조로 이루어진다. 가이드 베플(300)은 분기덕트(3)의 외측을 향해 소정의 각도로 경사지게 배치되며 각도는 분기덕트(3)의 크기와 기타 조건에 따라 변동될 수 있다.

분기덕트(3)에는 상기 연소용 공기 공급 유닛(100)으로 공급되는 유체의 유량을 제어하고 이동 방향을 균일하게 가이드 하기 위해 상기 연소용 공기 공급 유닛(100)의 전단에 설치된 댐퍼유닛(4)이 설치된다. 댐퍼유닛(4)은 다수개의 댐퍼 블레이드(4a)(도 1참조)와, 상기 댐퍼 블레이드(4a)와 연결되어 경사각을 임의의 각도로 조절하는 구동유닛(4b)을 포함하는데, 상기 댐퍼 플레이드(4a)는 판 형태로 형성되어 분기덕트(3)의 내측에 다수개가 이격된다.

이와는 반대로 댐퍼 블레이드(4a)가 수평 상태가 유지될 경우 유량이 분기덕트(3)의 내측에 균일하게 공급되어 연소용 공기 공급 유닛(100)을 향해 다량이 유체가 일정하게 공급된다.

구동유닛(4b)은 모터(미도시)와, 감속기(미도시) 및 기어 유닛(미도시)의 조합으로 구성되고, 상기 댐퍼 블레이드()에 대한 각도를 임의의 각도로 조절하여 분기덕트(3)로 유입되는 유량과 이동 방향을 조절한다.

본 발명의 제3 실시 예에 의한 유량 제어용 베플유닛에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 참고로 본 실시 예는 화력 발전소의 퍼니스 또는 보일러에 설치된 윈드박스(windbox)로 사용되며 버너유닛과 연소용 공기 공급 유닛이 포함된 구성으로 이루어진다.

첨부된 도 8을 참조하면, 유량 제어용 베플유닛(1b)은 연소유닛(2)을 향해 연장된 제1 분기덕트(3)의 내부 길이 방향을 따라 배치된 다수개의 단위 버너(1000a~1000n)를 포함하는 버너유닛(1000)과, 상기 다수개의 단위 버너(1000a~1000n)를 각각 바라보며 배치되고, 상기 제1 분기덕트(3)의 길이 방향을 따라 서로 다른 각도로 배치된 다수개의 단위 베플(2000a~2000n)이 구비된 제1 베플 유닛(2000)과, 상기 연소유닛(2)을 향해 절곡된 연장관(5)과 연결된 제2 분기덕트(3a)의 내부 길이 방향을 따라 배치된 다수개의 단위 공기 공급 유닛(3000a~3000n)을 포함하는 연소용 공기 공급 유닛(3000) 및 상기 다수개의 단위 공기 공급 유닛(3000a~3000n)을 각각 바라보며 배치되고 상기 제2 분기덕트(3a)의 길이 방향을 따라 서로 다른 길이로 배치된 다수개의 단위 베플(4000a~4000n)이 구비된 제2 베플 유닛(4000)을 포함하여 구성된다.

제1 분기덕트(3)는 직관 형태로 연장되고 제2 분기덕트(3a)는 연장관(5)에 의해 절곡된 상태로 상기 연소유닛(2)으로 연장되는데, 상기 제1 분기덕트(3)는 제2 분기덕트(3a)와 같이 절곡된 상태로 배치될 수 있으며 반드시 직관으로 한정하지는 않는다.

상기 제1 베플 유닛(2000)은 상기 버너유닛(1000)에 배치된 제1 단위 버너(1000a)를 기준으로 상기 제1 분기덕트(3)의 외측을 향해 제1 경사각을 갖고 배치된 제1 단위 베플(2000a)과, 상기 제1 단위 버너(1000a)와 이격된 제2 내지 제n 단위 버너(2000a~2000n)를 기준으로 상기 제1 분기덕트(3)의 외측을 향해 제2 내지 제n 경사각을 갖고 배치된 제2 내지 제n 단위 베플(2000b~2000n)을 포함하되, 상기 제2 단위 베플(2000b)에서 상기 제n 단위 베플(2000n)로 갈수록 경사각이 증가된다.

상기 제2 베플 유닛(2000b)은 상기 제1 분기덕트(3)의 내측에서 이격된 상태로 위치되고 상기 연장관(5)에서 멀어질수록 상기 단위 공기 공급 유닛(3000a~3000n)을 향해 연장된 길이가 짧아지는 것을 특징으로 한다.

제1 베플유닛(2000)과 제2베플유닛(4000)의 주요 구성은 앞서 설명한 제1,2 실시 예의 주요 구성과 동일하므로 상세한 설명은 생략하나, 연소유닛(2)을 향해 다수개의 분기덕트가 형성된 형태의 경우 확대도로 도시된 상태로 사용된다.

또한 버너유닛(1000)이 배치된 제1 분기덕트(3)는 직관 및 곡관이 모두 사용 가능하고 이 경우 제2 베플 유닛(4000)의 구성이 곡관 형태의 분기덕트 내부에 배치될 수 있음을 밝혀둔다.

이상, 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

2 : 연소유닛
3 : 분기덕트
10, 1000, 1000 : 버너유닛
10a ~ 10n : 단위 버너
20, 200 : 베플 유닛
20a ~20n : 단위 베플
30 : 보조 베플
32 : 가이드 부
4 : 댐퍼유닛
4a : 댐퍼 블레이드
4b : 구동유닛
100, 3000 : 연소용 공기 공급 유닛
100 a ~100n : 단위 공기 공급 유닛
200a ~ 200n : 단위 베플
300 : 가이드 베플
400 : 보조 베플
2000 : 제1 베플 유닛
2000a ~ 2000n : 단위 베플
3000a ~ 3000n : 단위 공기 공급 유닛
4000 : 제2베플 유닛
4000a ~4000n : 단위 베플

Claims

연소유닛을 향해 연장된 분기덕트의 내부 길이 방향을 따라 배치된 다수개의 단위 버너를 포함하는 버너유닛; 및
상기 분기덕트의 길이 방향을 따라 상기 다수개의 단위 버너 사이에 각각 단위 버너를 바라보며 서로 다른 각도로 배치되는 다수개의 단위 베플이 구비된 베플 유닛;을 포함하며,
상기 단위 버너는,
상기 분기덕트를 통해 이송된 유체가 공급되는 제1 내지 제n 개구 홀이 버너 바디의 외측 원주 방향을 따라 형성되고,
상기 단위 베플은,
상기 제1 내지 제n 개구 홀로 유입되는 유체의 유량을 균일하게 분포시키기 위해 유체의 이송 방향을 가이드하는 유량 제어용 베플유닛.
제1 항에 있어서,
상기 분기덕트는,
상기 연소유닛의 외측으로 이격된 상태로 배치된 직관인 것을 특징으로 하는 유량 제어용 베플유닛.
제1 항에 있어서,
상기 분기덕트는,
좌측과 우측에서 각각 유체가 유입되어 상기 분기덕트의 길이 방향으로 유체가 공급되고,
상기 단위 버너는,
상기 분기덕트의 길이 방향을 따라 등 간격으로 배치된 것을 특징으로 하는 유량 제어용 베플유닛.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 단위 베플은,
다수개의 단위 버너 사이에 각각 한 쌍을 이뤄 마주보는 상태로 배치되고 판 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 유량 제어용 베플유닛.
제1 항에 있어서,
상기 단위 베플은,
상기 버너유닛에 배치된 제1 단위 버너를 기준으로 상기 분기덕트의 외측을 향해 제1 경사각을 갖고 배치된 제1 단위 베플;
상기 제1 단위 버너와 이격된 제2 내지 제n 단위 버너를 기준으로 상기 분기덕트의 외측을 향해 제2 내지 제n 경사각을 갖고 배치된 제2 내지 제n 단위 베플을 포함하되,
상기 제2 단위 베플에서 상기 제n 단위 베플로 갈수록 경사각이 증가되는 것을 특징으로 하는 유량 제어용 베플유닛.
제1 항에 있어서,
상기 단위 베플은,
상기 분기덕트를 통해 유입된 유체가 부분적으로 통과하기 위해 개구된 통공을 더 포함하는 유량 제어용 베플유닛.
제1 항에 있어서,
상기 분기덕트에는 길이 방향을 기준으로 내측 중앙 위치에 위치되어 상기 분기덕트의 좌우 양측에서 각각 공급된 유체가 서로 간에 혼합되는 것을 차단하기 위한 보조 베플이 설치된 것을 특징으로 하는 유량 제어용 베플유닛.
제8 항에 있어서,
상기 보조 베플은,
상기 분기덕트의 내측에서 이격되어 분기덕트의 내측과 직교된 상태로 서로 마주보며 위치된 것을 특징으로 하는 유량 제어용 베플유닛.
제8항에 있어서,
상기 보조 베플은,
유체의 이동 방향을 상기 단위 버너로 가이드 하기 위해 서로 마주보는 위치에 각각 상기 단위 버너를 향해 좌우 대칭 형태로 라운드지게 연장된 가이드 부를 더 포함하는 유량 제어용 베플유닛.
제1 항에 있어서,
상기 분기덕트에는,
상기 버너유닛으로 공급되는 유체의 유량을 제어하고 이동 방향을 균일하게 가이드 하기 위해 상기 버너유닛의 전단에 설치된 댐퍼유닛이 설치되고,
상기 댐퍼유닛은,
다수개의 댐퍼 블레이드와, 상기 댐퍼 블레이드와 연결되어 경사각을 임의의 각도로 조절하는 구동유닛을 포함하는 유량 제어용 베플유닛.
연소유닛을 향해 절곡된 연장관과 연결된 분기덕트의 내부 길이 방향을 따라 배치된 다수개의 단위 공기 공급 유닛을 포함하는 연소용 공기 공급 유닛; 및
상기 분기덕트의 길이 방향을 따라 상기 다수개의 단위 공기 공급 유닛 사이에 각각 단위 공기 공급 유닛을 바라보며 서로 다른 길이로 배치되는 다수개의 단위 베플이 구비된 베플 유닛;을 포함하며,
상기 단위 공기 공급 유닛은,
외측 원주 방향을 따라 내측과 연통되고 상기 분기덕트를 통해 이송된 유체가 공급되는 제1 내지 제n 개구 홀을 포함하고,
상기 단위 베플은,
상기 제1 내지 제n 개구 홀로 유입되는 유체의 유량을 균일하게 분포시키기 위해 유체의 이송 방향을 가이드하는 유량 제어용 베플유닛.
제12 항에 있어서,
상기 분기덕트는,
좌측과 우측에서 각각 유체가 유입되어 상기 분기덕트의 길이 방향으로 유체가 공급되고,
상기 연소용 공기 공급 유닛은,
상기 분기덕트의 길이 방향을 따라 등 간격으로 배치된 것을 특징으로 하는 유량 제어용 베플유닛.
삭제
제12 항에 있어서,
상기 단위 베플은,
상기 분기덕트의 내측에서 이격된 상태로 위치되고 상기 연장관에서 멀어질수록 상기 단위 공기 공급 유닛을 향해 연장된 길이가 짧아지는 것을 특징으로 하는 유량 제어용 베플유닛.
제12 항에 있어서,
상기 단위 베플은,
상기 분기덕트의 길이 방향을 따라 일측에만 배치된 것을 특징으로 하는 유량 제어용 베플유닛.
제12 항에 있어서,
상기 단위 베플은,
상기 분기덕트의 길이 방향에 배치된 단위 공기 공급 유닛 사이마다 배치된 것을 특징으로 하는 유량 제어용 베플유닛.
제12 항에 있어서,
상기 단위 베플은,
상기 단위 공기 공급 유닛을 향해 개구된 통공을 더 포함하는 유량 제어용 베플유닛.
제12 항에 있어서,
상기 단위 베플은,
상기 분기덕트의 길이 방향에서 대각선 방향에 교대로 배치된 것을 특징으로 하는 유량 제어용 베플유닛.
제12 항에 있어서,
상기 분기덕트에는,
상기 연장관을 경유한 유체의 이동 방향을 가이드 하기 위해 상기 분기덕트의 입구 위치에서 상기 단위 공기 공급 유닛을 향해 경사지게 배치된 가이드 베플이 설치된 것을 특징으로 하는 유량 제어용 베플유닛.
제12 항에 있어서,
상기 분기덕트에는,
길이 방향을 기준으로 내측 중앙 위치에 서로 마주보는 상태로 이격되어 일단이 고정되고 상기 분기덕트의 좌우 양측에서 각각 공급된 유체가 서로 간에 혼합되는 것을 차단하기 위한 보조 베플이 설치된 것을 특징으로 하는 유량 제어용 베플유닛.
제12 항에 있어서,
상기 분기덕트에는,
상기 연소용 공기 공급 유닛으로 공급되는 유체의 유량을 제어하고 이동 방향을 균일하게 가이드 하기 위해 상기 연소용 공기 공급 유닛의 전단에 설치된 댐퍼유닛이 설치되고,
상기 댐퍼유닛은,
다수개의 댐퍼 블레이드와, 상기 댐퍼 블레이드와 연결되어 경사각을 임의의 각도로 조절하는 구동유닛을 포함하는 유량 제어용 베플유닛.
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