KR101842713B1

KR101842713B1 - 증기보일러의 폐열 회수장치

Info

Publication number: KR101842713B1
Application number: KR1020170152898A
Authority: KR
Inventors: 박정연
Original assignee: 주식회사 동광보일러
Priority date: 2017-11-16
Filing date: 2017-11-16
Publication date: 2018-03-28
Also published as: CN109798511B; CN109798511A

Abstract

본 발명은 증기보일러의 폐열 회수장치에 관한 것으로서, 증기보일러의 연도에 제1 내지 제3열교환기를 설치하여 각각 절탄기, 온수가열기 및 과열기의 단독 기능만을 갖게 하거나, 2 개 이상의 각 열교환기를 동일 기능을 갖도록 하여 수요자의 욕구를 충족할 수 있도록 한 것이다.
본 발명은, 연도(12)에 제1, 2, 3 열교환기(30), (40), (50)를 설치하여서, 상기 제1열교환기(30)의 입구에 급수공급관(31)을 연결하고 출구를 보일러 통체(11)에 급수배출관(33)으로 연결하며, 상기 제2열교환기(40)의 입·출구를 온수저장탱크(41)에 온수공급관(42)과 온수배출관(44)으로 연결하며, 상기 제3열교환기(50)의 입구를 포화증기 주공급관(13)에 연결되는 포화증기 지(51)관에 연결함과 아울러 출구에 과열증기 도관(52)을 연결한 열교환기군(20)과; 상기 급수공급관(31), 온수공급관(42) 및 포화증기 지관(51)을 상호 연결한 유입측 연결관(60A)과; 상기 급수배출관(33), 온수배출관(44) 및 과열증기 도관(52)을 상호 연결한 배출측 연결관(60B); 및 상기 급수공급관(31), 온수공급관(42), 포화증기 지관(51), 유입측 연결관(60A), 급수배출관(33), 온수배출관(44), 과열증기 도관(52) 및 배출측 연결관(60B)에 각각 설치한 제1 내지 제10제어밸브(70A~70J); 를 포함하여 구성한 것이다.

Description

증기보일러의 폐열 회수장치{WASTE HEAT RECOVERY APPARATUS OF STEAM BOILER}

본 발명은 증기보일러의 폐열 회수장치에 관한 것이며, 상세하게는 연도에 설치한 제1 내지 제3열교환기를 각각 절탄기, 온수가열기, 과열기의 기능을 하게 하거나 각 열교환기의 기능을 다양화한 증기보일러의 폐열 회수장치에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이, 증기보일러의 연소실에서 연료를 연소시켜 그 화염 등에 의하여 전열면을 가열하여서 증기를 생성하고 연도로 배출되는 배기가스의 온도는 200 ℃ 이상이 되므로, 상기 폐열을 회수하기 위하여 연도에 통상적으로 과열기와 절탄기를 차례로 설치하여서, 과열기는 포화증기를 과열증기화 하고, 절탄기는 급수를 예열함으로써 효율을 증대하고 있다.

그러나 상기한 연도에 과열기와 절탄기를 차례로 설치한 폐열 회수장치는, 과열기와 절탄기는 각각 특정한 단일 기능만을 수행함으로써 효용성에서 그 효율이 저하되고 있다.

한편, 연도에 1 개의 열교환기만을 설치하여 과열기겸 온수가열기로 겸용하도록 한 증기보일러 부설 과열기겸 온수가열기가 특허문헌 1에 개시되어 있다.

상기 특허문헌 1의 증기보일러 부설 과열기겸 온수가열기는 증기보일러 본체의 상부에 형성한 증기실에 주공급관을 연결하고, 연도에 과열기겸 온수 열교환기를 설치하여 상기 과열기겸 온수 열교환기의 하부 일측과 상기 주공급관의 입구에 포화증기 공급관을 연결함과 아울러 상기 포화증기 공급관의 입구와 상기 주공급관의 포화증기 공급관의 연결부 후방에 밸브 A·B를 각각 설치하고, 상기 과열기겸 온수 열교환기의 상부와 상기 주공급관의 출구측에 과열증기 도관을 연결하여 상기 과열증기 도관에 제어밸브 A를 설치함과 아울러 상기 과열증기 도관의 제어밸브 A입구측에 온수도관을 연결하여 제어밸브 B를 설치하며, 상기 과열기겸 온수 열교환기의 하부 타측에 펌프부설 급수관을 연결하여서, 상기 과열기겸 온수 열교환기에 포화증기 또는 급수를 공급하여 과열화하거나 온수를 선택적으로 생성토록 한 것이다.

[특허문헌1] KR 10-1006761 B1

그러나 상기 특허문헌1의 증기보일러 부설 과열기겸 온수 가열기는 폐열에 의하여 포화증기를 과열화하거나 온수를 생성한 장점은 있으나, 연도에 설치한 열교환기는 과열기 또는 온수가열기의 기능만을 하고, 또한 과열증기의 양과 온수생성량이 고정되어 있으므로 부하증가시 과열증기 또는 온수의 수요량을 충족하지 못하여 수요자의 욕구를 충족하지 못하고, 특히 폐열에 의한 절탄기의 기능의 추가가 절실한 실정이다.

본 발명은 상기한 실정을 감안하여 증기보일러의 연도에 제1 내지 제3열교환기를 설치하여 각각 절탄기, 온수가열기 및 과열기의 단독 기능만을 하게 하거나, 2 개 이상의 열교환기를 동일 기능을 하도록 하여 수요자의 욕구를 충족할 수 있도록 한 증기보일러의 폐열 회수장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 연도에 제1, 2, 3열교환기를 설치하여서, 상기 제1열교환기의 입구에 급수공급관을 연결하고 출구를 보일러 통체에 급수배출관으로 연결하며, 상기 제2열교환기의 입·출구를 온수저장탱크에 온수공급관과 온수배출관으로 연결하며, 상기 제3열교환기의 입구를 포화증기 주공급관에 연결되는 포화증기 지관에 연결함과 아울러 출구에 과열증기 도관을 연결한 열교환기군과;

상기 급수공급관, 온수공급관 및 포화증기 지관을 상호 연결한 유입측 연결관과;

상기 급수배출관, 온수배출관 및 과열증기 도관을 상호 연결한 배출측 연결관; 및

상기 급수공급관, 온수공급관, 포화증기 지관, 유입측 연결관, 급수배출관, 온수배출관, 과열증기 도관 및 배출측 연결관에 각각 설치한 제1 내지 제10제어밸브; 를 포함하여 구성한 것이다.

이상과 같이 본 발명은, 연도에 제1 내지 제3열교환기를 설치하여서, 절탄기, 온수가열기 및 과열기의 기능을 각각 수행하도록 하여 폐열흡수기능을 다양화함으로써 폐열의 활용도를 높이고, 2 개 이상의 열교환기를 동일 기능을 수행하도록 하여 급수량, 온수량 또는 과열증기의 양을 선택적으로 대폭 증가시킬 수 있으므로 사용부하의 급격한 변동시에 능동적으로 대처할 수 있게 되어 이용효율을 증대하고 수요자의 욕구를 충족할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예의 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예의 요부 확대도.

도 1은 본 발명의 실시예의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예의 요부 확대도로서, 부호 10은 증기보일러로서, 상기 증기보일러(10)는 도면에서 노통연관 보일러를 도시하였으므로 이 노통연관 보일러에 의하여 설명한다.

상기 증기보일러(10)는 보일러 통체(11)의 내부 하방 일측에 노통을 설치하고, 상기 노통의 측면 및 상부에 연관을 배설하여 노통에서 연소된 화염이 반전하여 연관을 경유한후 연도(12)로 배출되도록 하고, 상기 보일러 통체(11)의 하부에는 수실이 상부에는 증기실이 형성되며, 상기 증기실에는 포화증기 주공급관(13)을 연결하여서, 보일러 통체(11)에서 생성된 포화증기를 포화증기 사용처에 공급하는 것이다.

상기한 증기보일러는 주지된 노통연관 보일러에 대하여 도시하고 설명하였으나, 이것에 한하지 않고 주지된 증기보일러이면 제한되지 않는 것이다.

부호 20은 열교환기군으로서, 상기 열교환기군(20)은 상기연도(12)에 제1, 2, 3 열교환기(30), (40), (50)를 설치한 것이다.

상기 제1열교환기(30)는 그 입구에 급수펌프(32)를 부설한 급수공급관(31)을, 출구에 급수배출관(33)을 연결하여서, 급수공급관(31)은 급수탱크(34)에 연결하고, 급수배출관(33)은 보일러 통체(11)에 연결하며, 상기 급수배출관(33)에는 체크밸브(35)를 설치하여서, 상기 제1열교환기(30)를 절탄기의 기능만으로 사용할 때에는 급수펌프(32)에 의하여 급수공급관(31)으로 공급되는 상수도 등을 제1열교환기(30)에서 폐열에 의하여 예열한 후, 보일러 통체(11)에 예열된 급수를 공급함으로써 효율을 증대한 것이다.

상기 제2열교환기(40)는 그 입구를 온수저장탱크(41)의 하부와 순환펌프(43)를 부설한 온수공급관(가열하려는 온수공급관)(42)으로 연결하고, 출구는 상기 온수저장탱크(41)의 상부와 온수배출관(가열된 온수배출관)(44)으로 연결하여서, 상기 제2열교환기(40)를 온수가열기의 기능만으로 사용할 때에는 온수저장탱크(41)에 저장된 저온의 가열하려는 온수를 제2열교환기(40)에서 폐열에 의하여 가열하여 고온의 온수를 생성한 후 온수저장탱크(41)에 저장하여서 온수사용처에 공급하는 것이다.

상기 제3열교환기(50)는 그 입구를 포화증기 주공급관(13)에 연결되는 포화증기 지관(51)에 연결하고, 출구에는 과열증기 도관(52)을 연결하여서, 상기 제3열교환기(50)를 과열기의 기능만으로 사용할 때에는 보일러 통체(11)에서 생성된 포화증기를 포화증기 지관(51)을 통하여 제3열교환기(50)에 공급하여 폐열에 의하여 가열하여 과열증기화 한후 과열증기 사용처에 공급하는 것이다.

상기 제1 내지 제3열교환기(30),(40),(50)는 입구헤더(22)와 출구헤더(23) 사이에 다수 열의 열교환관(21)을 배설하여 전연면적을 획기적으로 확대한 것이다.

부호 60A는 유입측 연결관이고, 60B는 배출측 연결관으로서, 상기 유입측 연결관(60A)은 상기 급수공급관(31), 온수공급관(42) 및 포화증기 지관(51)을 상호 연결한 것으로 상기 제1 내지 제3열교환기(30), (40), (50)의 입구 근처에 연결하 한 것이고, 상기 배출측 연결관(60B)은 상기 급수배출관(33), 온수배출관(44) 및 과열증기 도관(52)을 상호 연결한 것으로서, 상기 제1 내지 제3열교환기(30), (40), (50)의 출구 근처에 연결한 것으로서, 상기 제1 내지 제3열교환기(30), (40), (50)를 절탄기, 온수가열기 및 과열기로 사용하거나 상기 기능을 선택적으로 발휘할 때 그 기능을 수행하는 것이다.

또한, 상기 급수공급관(31), 온수공급관(42), 포화증기 지관(51), 유입측 연결관(60A)의 급수공급관(31)과 온수공급관(42)의 사이 및 온수공급관(42)과 포화증기 지관(51)의 사이, 급수배출관(33), 온수배출관(44), 과열증기 도관(52), 배출측 연결관(60B)의 급수배출관(33)과 온수배출관(44)의 사이, 온수배출관(44)과 과열증기 도관(52)의 사이에 제1 내지 제10제어밸브(70A), (70B), (70C), (70D), (70E), (70F), (70G), (70H), (70I), (70J)를 설치한 것이다.

상기 제1 내지 제10제어밸브(70A~70J)는 수동조작하거나, 제어수단에 의하여 자동제어할 수 있는 것이다.

그리고 본 발명은 상기 제1 내지 제10제어밸브(70A~70J)를 제어하여 제1 내지 제3열교환기(30), (40), (50)중 2 개를 과열기, 온수가열기, 절탄기의 기능을 하도록 하고 나머지 1 개의 열교환기는 절탄기, 과열기로 사용하도록 하며, 또한, 제1 내지 제3열교환기(30), (40), (50) 전부를 과열기, 온수가열기 및 절탄기로 사용할 수도 있는 것이다.

미설명부호 14는 버너, 15는 밸브이다.

이상과 같은 본 발명은 제1열교환기 내지 제3열교환기(30), (40), (50)를 각각 절탄기, 온수가열기 및 과열기로 사용할 경우에는 제1 내지 제6 제어밸브(70A~70F)는 개방하고, 제7 내지 제10제어밸브(70G~70J)는 폐쇄하며, 포화증기 주공급관(13)에 설치한 밸브(15)를 개방하거나 폐쇄한 후 급수탱크(34)에 저장된 급수를 급수펌프(32)를 구동하여 제1열교환기(30)에 공급하고, 온수저장탱크(41)에 저장된 가열하려는 온수를 순환펌프(43)를 구동하여 제2열교환기(40)에 공급하며, 보일러 통체(11)에서 생성된 포화증기를 포화증기 지관(51)을 통하여 제3열교환기(50)에 공급하는 것이다.

상기와 같이 제1 내지 제3열교환기(30), (40), (50)에 급수, 가열하려는 온수 및 포화증기를 각각 공급하여 연도(12)로 배출되는 폐열에 의하여 가열하여서, 예열된 급수는 급수배출관(33)을 통하여 보일러 통체(11)에 관수로서 공급하고, 가열된 온수는 온수배출관(44)을 통하여 온수저장탱크(44)에 저장하여 필요한 온수공급처에 공급하며, 과열증기는 과열증기 도관(52)을 통하여 과열증기 사용처에 공급하는 것이다.

이상과 같이 제1 내지 제3열교환기(30), (40), (50)에서 절탄기, 온수가열기 및 과열기의 기능을 각각 수행하여 폐열흡수기능을 다양화 함으로써 폐열의 활용도를 높일 수 있는 것이다.

그리고 제1 내지 제3열교환기(30), (40), (50)를 과열기로 사용할 경우에는 제3제어밸브(70C), 제6, 7, 8제어밸브(70F), (70G), (70H) 및 제9, 10제어밸브(70I), (70J)를 개방하고 제1, 2, 4, 5제어밸브(70A), (70B), (70D), (70E)를 폐쇄하면 보일러 통체(11)에서 생성된 포화증기는 포화증기 지관(51) 및 유입측 연결관(60A)을 통하여 제1 내지 제3열교환기(30), (40), (50)에 공급되어 폐열에 의하여 가열되어서 과열증기가 된 후, 제1 및 제2열교환기(30), (40)에서 과열증기화된 과열증기는 배출측 연결관(60B)을 통하고, 제3열교환기(50)에서 생성된 과열증기는 과열증기 도관(52)을 통하여 과열증기 공급처에 공급하는 것이다.

그뿐만 아니라, 제2 및 제3열교환기(40), (50)를 과열기로 사용하고 제1열교환기(30)는 절탄기로 사용하거나, 제3열교환기(50)는 과열기로 사용하고 제1 및 제2열교환기(30), (40)를 온수가열기로 사용할 수 있는 것이다.

또한, 제1 내지 제3열교환기(30), (40), (50)는 온수가열기로 사용하고, 제2 및 제3열교환기(40), (50)는 온수가열기로 제1열교환기(30)는 절탄기로 사용할 수 있는 것이다.

그리고 제1 내지 제3열교환기(30), (40), (50)는 절탄기로 사용하고, 제1 및 제2열교환기(30), (40)는 절탄기로, 제3열교환기(50)는 과열기로 사용할 수 있는 것이다.

상기와 같이 제1 내지 제3열교환기(30), (40), (50)를 각각 절탄기, 온수가열기 및 과열기로 사용하거나, 2 개 이상의 열교환기를 동일 기능으로 사용할 경우의 제1제어밸브 내지 제10제어밸브(70A~70J)는 표 1과 같이 개폐되는 것이다.

상기와 같이 2 개 이상의 열교환기를 동일 기능을 수행하도록 하여 급수량, 온수량 또는 과열증기의 양을 선택적으로 대폭 증가시키면 사용부하의 급격한 변동시, 예를 들어 제3열교환기(50)에서 생성되는 과열증기의 양이 부하의 수요량에 충족되지 않을 경우, 제1 및 제2열교환기에서도 과열증기를 생성함으로써 요구되는 부하의 수요량에 충족된 과열증기의 양을 능동적으로 공급할 수 있게 됨으로써 이용효율을 증대할 수 있는 것이다.

12: 연도, 20: 열교환기군, 30, 40, 50: 제1 내지 제3열교환기, 60A: 유입측 연결관, 60B: 배출측 연결관, 70A~70J: 제1 내지 제10제어밸브

Claims

연도에 제1, 2, 3열교환기를 설치하여서, 상기 제1열교환기의 입구에 급수공급관을 연결하고 출구를 보일러 통체에 급수배출관으로 연결하며, 상기 제2열교환기의 입·출구를 온수저장탱크에 온수공급관과 온수배출관으로 연결하며, 상기 제3열교환기의 입구를 포화증기 주공급관에 연결되는 포화증기 지관에 연결함과 아울러 출구에 과열증기 도관을 연결한 열교환기군과;
상기 급수공급관, 온수공급관 및 포화증기 지관을 상호 연결한 유입측 연결관과;
상기 급수배출관, 온수배출관 및 과열증기 도관을 상호 연결한 배출측 연결관; 및
상기 급수공급관, 온수공급관, 포화증기 지관, 유입측 연결관, 급수배출관, 온수배출관, 과열증기 도관 및 배출측 연결관에 각각 설치한 제1 내지 제10제어밸브; 를 포함하여 구성한 증기보일러의 폐열 회수장치.
제1항에 있어서,
제1내지 제3열교환기는, 입구헤더와 출구헤더 사이에 다수 열의 열교환관을 배설한 증기보일러의 폐열 회수장치.
제1항에 있어서,
급수공급관에 급수펌프를 부설한 증기보일러의 폐열 회수장치.
제1항에 있어서,
온수공급관에 순환펌프를 부설한 증기보일러의 폐열 회수장치.