KR20160064162A - 전열관 지지구조물 및 배열회수보일러 - Google Patents

전열관 지지구조물 및 배열회수보일러 Download PDF

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KR20160064162A
KR20160064162A KR1020167010844A KR20167010844A KR20160064162A KR 20160064162 A KR20160064162 A KR 20160064162A KR 1020167010844 A KR1020167010844 A KR 1020167010844A KR 20167010844 A KR20167010844 A KR 20167010844A KR 20160064162 A KR20160064162 A KR 20160064162A
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heat transfer
transfer tube
vibration
support plate
support structure
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KR1020167010844A
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다카히로 오키모토
나오키 스가누마
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미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤
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Abstract

전열관 지지구조물(1)은 관통구멍(6-(i, j))이 형성되는 전열관 지지판(2)과, 관통구멍(6-(i, j))에 삽입되는 전열관(3-(i, j))과, 전열관 지지판(2)에 접합되는 방진 지지판(5-j)을 구비하고, 방진 지지판(5-j)은 관통구멍(6-(i, j))의 가장자리와 방진 지지판(5-j) 사이에 전열관(3-(i, j))이 끼워지도록, 방진 지지판(5-j)의 가장자리가 전열관 지지판(2)에 접합되어 있다. 이와 같은 전열관 지지구조물(1)은 관통구멍(6-(i, j))의 가장자리와 방진 지지판(5-j) 사이에 전열관(3-(i, j))이 끼워짐으로써, 관통구멍(6-(i, j))의 가장자리와 전열관(3-(i, j)) 사이의 클리어런스가 저감되고, 전열관(3-(i, j))이 진동하는 것을 저감할 수 있다. 전열관(3-(i, j))은 진동이 저감됨으로써, 관통구멍(6-(i, j))의 가장자리와 접동하는 것이 저감될 수 있고, 마모가 저감된다.

Description

전열관 지지구조물 및 배열회수보일러{HEAT TRANSFER PIPE SUPPORT STRUCTURE AND WASTE HEAT RECOVERY BOILER}
본 발명은 전열관 지지구조물 및 배열회수보일러에 관한 것이며, 특히 배열을 회수할 때에 이용되는 전열관 지지구조물 및 배열회수보일러에 관한 것이다.
고온의 배가스로부터 배열을 회수하는 배열회수보일러가 알려져 있다. 이와 같은 배열회수보일러는 연도에 여러 개의 전열관이 설치되어 있다. 그리고 배열회수보일러는 연도에 고온의 배가스를 내보내고, 여러 개의 전열관에 물을 내보냄으로써, 배가스의 열을 물로 전열시킨다. 여러 개의 전열관은 전열관 지지판에 형성되는 여러 개의 관통구멍에 삽입됨으로써, 연도에 지지되어 있다(특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 제 2002-295989 호 공보
여러 개의 전열관은 연도를 흐르는 배가스의 유속이 클 때에 진동하는 일이 있다. 여러 개의 전열관은 진동함으로써 전열관 지지판에 접촉하고 있는 부분이 마모하는 일이 있다. 여러 개의 전열관을 적절하게 지지하는 것이 기대되고, 여러 개의 전열관의 마모를 저감하는 것이 기대되고 있다.
본 발명의 과제는 전열관을 적절하게 지지하는 전열관 지지구조물 및 배열회수보일러를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 과제는 전열관의 마모를 저감하는 전열관 지지구조물 및 배열회수보일러를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또다른 과제는 전열관의 진동을 억제하는 전열관 지지구조물 및 배열회수보일러를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 제1 형태에 관한 전열관 지지구조물은 관통구멍이 형성되는 전열관 지지판과, 상기 관통구멍에 삽입되는 전열관과, 상기 전열관 지지판에 접합되는 방진 지지판을 구비하고, 상기 방진 지지판은 상기 관통구멍의 가장자리와 상기 방진 지지판 사이에 상기 전열관이 끼워지도록, 상기 방진 지지판의 가장자리가 상기 전열관 지지판의 표면에 접합되어 있다.
이와 같은 전열관 지지구조물은 관통구멍의 가장자리와 방진 지지판 사이에 전열관이 끼워짐으로써, 관통구멍의 가장자리와 전열관 사이의 클리어런스가 저감되어, 전열관이 진동하는 것을 저감할 수 있다. 전열관은 진동이 저감됨으로써, 관통구멍의 가장자리와의 접동이 저감되고, 접동의 저감에 따라 마모가 저감된다.
상기 방진 지지판은 상기 방진 지지판 중의 상기 전열관에 접촉하는 접촉면의 곡률이 상기 전열관의 외측면의 곡률과 동등해지도록 형성되어 있다.
이와 같은 전열관 지지구조물은 방진 지지판의 접촉면의 곡률이 전열관의 외측면의 곡률과 동등함으로써, 방진 지지판이 전열관을 누르는 접촉면압을 저감할 수 있고, 전열관이 관통구멍의 가장자리와 접동하는 것을 적절하게 저감할 수 있다. 또한 방진 지지판에 곡률을 부여함으로써, 열팽창 등에 의해 관통구멍의 가장자리와 방진 지지판의 거리가 늘어났을 시에, 평판과 비교해 전열관과 관통구멍의 클리어런스의 증가율을 저감할 수 있다.
상기 전열관은 관과 상기 관의 외측에 접합된 핀을 구비하고, 상기 방진 지지판은 상기 핀에 접촉함으로써, 상기 전열관을 지지하고 있다.
이와 같은 전열관 지지구조물은 방진 지지판이 핀에 접촉하는 것에 의해 전열관을 지지하므로, 핀이 관통구멍의 가장자리와 접동하는 것을 저감할 수 있고, 핀의 마모를 저감할 수 있다. 즉, 이와 같은 전열관 지지구조물은 핀 부착 전열관을 적절하게 지지할 수 있다.
본 발명의 제1 상태에 관한 전열관 지지구조물은 타 전열관을 한층 더 구비하고, 상기 전열관 지지판은 타 관통구멍이 한층 더 형성되며, 상기 방진 지지판은 또한 상기 타 관통구멍의 가장자리와 상기 방진 지지판 사이에 상기 타 전열관이 끼워지도록 배치되어 있다.
즉, 방진 지지판은 여러 개의 전열관의 진동을 저감하도록 설치되어 있다. 이와 같은 전열관 지지구조물은 여러 개의 전열관마다 여러 개의 방진 지지판이 설치되는 타 전열관 지지구조물과 비교하여, 보다 용이하게 제작될 수 있다.
본 발명의 제2 형태에 관한 배열회수보일러는 본 발명의 제1 형태에 관한 전열관 지지구조물과, 배가스가 흐르는 유로를 형성하는 연도를 구비하고, 상기 전열관은 상기 유로에 배치되어 있다.
이와 같은 배열회수보일러는 전열관지지구조물이 전열관을 적절하게 지지함으로써 배가스의 흐름에 의한 히트파이프의 진동을 방지하면서, 배가스로부터 배열을 적절히 회수할 수 있다.
본 발명에 의한 전열관 지지구조물 및 배열회수보일러는 관통구멍의 가장자리와 방진 지지판 사이에 전열관을 끼움으로써, 전열관의 마모가 저감되도록 전열관을 적절하게 지지할 수 있다.
도 1은 배열회수보일러가 구비하는 전열관 지지구조물을 나타내는 도이다.
도 2는 방진 지지판을 나타내는 사시도이다.
도 3은 전열관 지지구조물을 나타내는 확대도이다.
도 4는 전열관 지지구조물을 나타내는 단면도이다.
도면을 참조하여, 전열관 지지구조물의 실시형태가 아래에 기재된다. 전열관 지지구조물(1)은 도 1에 나타내고 있는 바와 같이, 전열관 지지판(2)과 여러 개의 전열관(3-(1, 1)~3-(m, n)(m=2, 3, 4,.., n=2, 3, 4,..))과 여러 개의 방진 지지판(5-1~5-n)을 구비하고 있다. 전열관 지지판(2)은 판상으로 형성되어 있다. 전열관 지지판(2)은 연직방향으로 대체로 평행한 평면을 따라 배치되도록 연도에 지지되어 있다.
전열관 지지판(2)은 여러 개의 관통구멍(6-(1, 1)~6-(m, n))이 형성되어 있다. 여러 개의 관통구멍(6-(1, 1)~6-(m, n))은 격자상으로 나란히 배치되어 있다. 즉, 여러 개의 관통구멍(6-(1, 1)~6-(m, n))은 여러 개의 평행선 중 어느 하나에 겹쳐지고, 여러 개의 평행선의 임의의 직선은 여러 개의 관통구멍(6-(1, 1)~6-(m, n)) 중의 여러 개의 관통구멍(6-(1, j)~6-(m, j))과 겹쳐져 있다. 또한 여러 개의 관통구멍(6-(1, 1)~6-(m, n))은 여러 개의 전열관(3-(1, 1)~3-(m, n))에 대응하고 있다.
여러 개의 전열관(3-(1, 1)~3-(m, n))은 각각 원주상으로 형성되어 있다. 여러 개의 전열관(3-(1, 1)~3-(m, n))은 각각 전열관 지지판(2)의 법선방향으로 평행한 직선에 따라 배치되며, 즉 수평방향으로 평행한 직선에 따라 배치되어 있다. 여러 개의 전열관(3-(1, 1)~3-(m, n)) 중의 임의의 전열관(3-(i, j))은 여러 개의 관통구멍(6-(1, 1)~6-(m, n)) 중의 전열관(3-(i, j))에 대응하는 관통구멍(6-(i, j))에 삽입됨으로써, 전열관 지지판(2)에 지지되어 있다.
여러 개의 방진 지지판(5-1~5-n) 중의 임의의 방진 지지판(5-j(j=1, 2, 3,.., n))은 도 2에 나타내고 있는 바와 같이 띠상으로 형성되어 있다. 방진 지지판(5-j)은 굴곡되고, 여러 개의 접촉면(7-1~7-m)이 형성되어 있다. 여러 개의 접촉면(7-1~7-m) 중의 임의의 접촉면(7-i(i=1, 2, 3,.., m))은 원주의 측면에 따라 오목면으로 형성되어 있다.
방진 지지판(5-j)은 도 3에 나타내고 있는 바와 같이, 접촉면(7-i)이 전열관(3-(i, j))의 외측면에 접촉하도록 배치되고, 용접에 의해 전열관 지지판(2)의 일방의 면에 접합되어 있다.
전열관(3-(i, j))은 도 3 및 도 4에 나타내고 있는 바와 같이, 관(11)과 핀(12)을 구비하고 있다. 관(11)은 금속으로 형성되고, 관상으로 형성되어 있다. 관(11)은 내부에 유로(14)를 형성하고 있다. 핀(12)은 띠상으로 형성되어 있는 금속판으로 형성되어 있다. 핀(12)은 관(11)의 외벽에서 외측으로 부풀어 나오(Burring)도록, 띠의 일방의 가장자리가 관(11)의 외벽 위의 나선에 따라 관(11)에 접합되어 있다. 전열관(3-(i, j))은 핀(12)의 관(11)에 접합되어 있지 않은 측의 가장자리가 원주의 측면을 따르도록 형성되어 있다.
이때 방진 지지판(5-j)은 전열관(3-(i, j))에 대응하는 접촉면(7-i)의 곡률이 전열관(3-(i, j))의 핀(12)의 외측의 가장자리가 따르는 면의 곡률과 동등하게 되도록 형성되어 있다. 방진 지지판(5-j)은 여러 개의 접합면(7-1~7-m)이 여러 개의 전열관(3-(1, j)~3-(m, j))의 핀(12)의 외측의 가장자리에 각각 접촉하도록 배치되어, 전열관 지지판(2)에 접합되어 있다.
전열관 지지구조물(1)은 배열회수보일러에 적용되어 있다. 배열회수보일러는 연도를 형성하는 덕트를 구비하고, 연도에 전열관 지지구조물(1)이 여러 개 배치되어 있다. 배열회수보일러는 보일러로 예시되는 연소장치에서 배기되는 고온의 배가스를 연도로 내보내고, 여러 개의 전열관(3-(1, 1)~3-(m, n))의 유로(14)에 물을 내보낸다. 배가스는 연도를 흐를 때에 여러 개의 전열관(3-(1, 1)~3-(m, n))의 근방을 흐른다.
배가스는 여러 개의 전열관(3-(1, 1)~3-(m, n))의 근방을 흐를 때에, 여러 개의 전열관(3-(1, 1)~3-(m, n))에 접촉함으로써, 여러 개의 전열관(3-(1, 1)~3-(m, n))을 가열하고, 여러 개의 전열관(3-(1, 1)~3-(m, n))에 의해 냉각된다. 이때 배가스에서 여러 개의 전열관(3-(1, 1)~3-(m, n))에 전열된 열은 유로(14)로 흐르는 물에 전열된다. 즉, 여러 개의 전열관(3-(1, 1)~3-(m, n))은 배가스에 접촉하여 있을 때에, 배가스의 열을 유로(14)로 흐르는 물에 전열함으로써 물을 가열한다.
전열관 지지구조물(1)은 전열관(3-(i, j))을 방진 지지판(5-j)과 관통구멍(6-(i, j))의 가장자리 사이에 끼워 지지함으로써, 관통구멍(6-(i, j))의 가장자리와 전열관(3-(i, j)) 사이의 클리어런스를 저감할 수 있다. 여러 개의 전열관(3-(1, 1)~3-(m, n))은 특히 배가스가 연도를 흐르는 유속이 충분히 빠를 때에 배가스에서 힘을 받아 진동한다. 여러 개의 전열관(3-(1, 1)~3-(m, n))은 관통구멍(6-(i, j))의 가장자리와 전열관(3-(i, j)) 사이의 클리어런스가 저감됨으로써 진동이 저감된다. 즉, 전열관 지지구조물(1)은 여러 개의 방지 지지판(5-1~5-n)을 구비함으로써, 관통구멍(6-(i, j))의 가장자리와 전열관(3-(i, j)) 사이의 클리어런스를 저감하고, 전열관(3-(i, j))의 진동을 저감할 수 있다. 전열관 지지구조물(1)은 전열관(3-(i, j))의 진동을 저감함으로써, 전열관(3-(i, j))의 핀(12)의 외측이 관통구멍(6-(i, j))의 가장자리와 접동하는 것을 저감하고, 전열관(3-(i, j))의 핀(12)이 마모하는 것을 방지할 수 있다.
이때 방진 지지판(5-j)은 접촉면(7-i)의 곡률이 전열관(3-(i, j))의 외측이 따르는 면의 곡률과 동등하게 되도록 형성되어 있음으로써, 접촉면(7-i)이 전열관(3-(i, j))의 외측에 밀착할 수 있다. 전열관 지지구조물(1)은 접촉면(7-i)이 전열관(3-(i, j))의 외측에 밀착함으로써, 전열관(3-(i, j))의 접촉면(7-i)에 접촉하는 부분이 받는 접촉면압을 저감할 수 있다. 전열관 지지구조물(1)은 접촉면(7-i)이 전열관(3-(i, j))의 외측에 밀착함으로써, 한층 더 방진 지지판(5-j)의 길이방향으로 전열관(3-(i, j))이 진동하지 않도록, 전열관(3-(i, j))을 적절하게 지지할 수 있다.
또한 방진 지지판(5-j)의 접촉면(7-i)이 전열관(3-(i, j))의 외측의 면의 곡률과 동등한 곡률을 갖음으로써, 열팽창 등에 의해 관통구멍(6-(i, j))의 가장자리와 방진 지지판(5-j)의 거리가 미소하게 늘어났을 시에, 방진 지지판(5-j) 대신에 평판을 이용하여 전열관(3-(i, j))을 지지하는 것과 비교하여, 전열관(3-(i, j))과 관통구멍(6-(i, j))의 클리어런스의 증가량을 억제할 수 있고, 전열관(3-(i, j))의 접동을 저감하고, 핀(12)의 마모를 저감할 수 있다.
여러 개의 전열관(3-(1, 1)~3-(m, n))은 격자상과 상이한 형상으로 배치되어 있는 기타 여러 개의 전열관으로 치환되는 것이 가능하다. 여러 개의 전열관으로서는 지그재그상으로 배치된 여러 개의 전열관이 예시된다. 이 경우에도 여러 개의 방진 지지판(5-1~5-n)은 관통구멍의 가장자리와 여러 개의 전열관과의 클리어런스를 저감하도록 배치되고, 전열관 지지판(2)에 접합된다. 이와 같은 여러 개의 전열관이 적용된 전열관 지지구조물도, 앞서 서술한 실시형태에 따른 전열관 지지구조물(1)과 동일하게 하여, 여러 개의 전열관의 진동을 저감하고, 여러 개의 전열관의 마모를 저감할 수 있다.
전열관 지지구조물(1)은 전열관 지지판(2)의 여러 개의 방진 지지판(5-1~5-n)이 접합되어 있는 면의 뒤쪽면에 기타 여러 개의 방진 지지판이 한층 더 접합되는 것도 가능하다. 여러 개의 방진 지지판은 여러 개의 방진 지지판(5-1~5-n)과 동일하게 하여, 여러 개의 관통구멍(6-(1, 1)~6-(m, n))의 가장자리와 여러 개의 전열관(3-(1, 1)~3-(m, n))의 클리어런스를 저감하도록 배치되어 있다. 이와 같은 여러 개의 방진 지지판을 한층 더 구비하는 전열관 지지구조물도, 앞서 서술한 실시형태에 따른 전열관 지지구조물(1)과 동일하게 하여, 여러 개의 전열관(3-(1, 1)~3-(m, n))의 마모를 저감할 수 있다. 또한 이와 같은 여러 개의 방진 지지판을 한층 더 구비하는 전열관 지지구조물은 앞서 서술한 전열관 지지구조물(1)과 비교하여, 여러 개의 전열관(3-(1, 1)~3-(m, n))을 보다 강고하게 지지할 수 있고, 여러 개의 전열관(3-(1, 1)~3-(m, n))의 마모를 보다 확실하게 저감할 수 있다.
방진 지지판(5-j)은 여러 개의 전열관(3-(1, j)~3-(m, j))에 대응하는 기타 여러 개의 방진 지지판으로 치환되는 것도 가능하다. 여러 개의 방진지지판의 전열관(3-(i, j))에 대응하는 방진 지지판은 관통구멍(6-(i, j))의 가장자리와 전열관(3-(i, j)) 사이의 클리어런스를 저감하도록 전열관 지지판(2)에 접합되어 있다. 이때도 전열관 지지구조물은 여러 개의 전열관(3-(1, j)~3-(m, j))의 진동을 저감하고, 여러 개의 전열관(3-(1, j)~3-(m, j))의 마모를 저감할 수 있다.
그러나 이와 같은 전열관 지지구조물은 여러 개의 전열관(3-(1, j)~3-(m, j))과 같은 개수의 여러 개의 방진 지지판을 전열관 지지판(2)에 접합할 필요가 있다. 이에 반해, 앞서 서술한 실시형태에 따른 전열관 지지구조물(1)은 전열관 지지판(2)에 접합되는 여러 개의 방진 지지판(5-1~5-n)이 여러 개의 전열관(3-(1, j)~3-(m, j))보다도 적음으로써, 이와 같은 여러 개의 방진 지지판을 구비하는 전열관 지지구조물과 비교하여 용이하게 작성되는 것이 가능하다.
전열관(3-(i, j))은 핀(12)이 형성되어 있지 않은 기타 전열관으로 치환되는 것도 가능하다. 이때도 전열관 지지구조물은 전열관이 관통구멍(6-(i, j))의 가장자리와 접동하는 것을 저감하고, 전열관이 마모하는 것을 방지하는 것이 가능하다.
1 전열관 지지구조물
2 전열관 지지판
3-(1, 1)~3-(m, n) 여러 개의 전열관
5-1~5-n 여러 개의 방진 지지판
6-(1, 1)~6-(m, n) 여러 개의 관통구멍
7-1~7-m 여러 개의 접촉면

Claims (5)

  1. 관통구멍이 형성되는 전열관 지지판과,
    상기 관통구멍에 삽입되는 전열관과,
    상기 전열관 지지판에 접합되는 방진 지지판을 구비하고,
    상기 방진 지지판은 상기 관통구멍의 가장자리와 상기 방진 지지판 사이에 상기 전열관이 끼워지도록, 상기 방진 지지판의 가장자리가 상기 전열관 지지판의 표면에 접합되는, 전열관 지지구조물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방진 지지판은 상기 방진 지지판 중의 상기 전열관에 접촉하는 접촉면의 곡률이 상기 전열관의 외측면의 곡률과 동등해지도록 형성되어 있는, 전열관 지지구조물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전열관은
    관과,
    상기 관의 외측에 접합된 핀을 구비하고,
    상기 방진 지지판은 상기 핀에 접촉함으로써, 상기 전열관을 지지하는, 전열관 지지구조물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    기타 전열관을 한층 더 구비하고,
    상기 전열관 지지판은 기타 관통구멍이 한층 더 형성되고,
    상기 방진 지지판은 또한 상기 기타 관통구멍의 가장자리와 상기 방진 지지판 사이에 상기 기타 전열관이 끼워지도록 배치되는, 전열관 지지구조물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 전열관 지지구조물과,
    배가스가 흐르는 유로를 형성하는 연도를 구비하고,
    상기 전열관은 상기 유로에 배치되는, 배열회수보일러.
KR1020167010844A 2013-11-13 2014-08-11 전열관 지지구조물 및 배열회수보일러 KR20160064162A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

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