KR20020035705A - 석탄 보일러 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보일러를 경사지게 형성하여 하부에 다수개의 루스터 수관을 연소실의 저부로 연장 배관하여 괴탄을 지지하고 이송시키는 용도로 사용하여 열효율을 상승시키고, 연소실에 건증기관을 설치하여 이중관에서 발생된 증기를 연소실로 통과시켜서 건증시키므로 고압의 효과를 더욱 향상시킴과 아울러 화관의 슬러지를 제거하는 슬러지 제거장치를 설치하여 저렴하고 화력이 양호한 인조괴탄을 연소시킬 수 있도록 한 석탄 보일러 장치에 관한 것이다.

이러한 본 발명의 구성은 하부에 연소실(20) 및 연소실로 공기를 공급하는 송풍기와 분탄바나 위에 분탄투입호퍼(25a)(25b)(25c)(25d)와 내부에 화관(14)을 포함하는 이중구조의 수관(11)(11a)이 다수개 연결된 상,하부수실(10)(10a)과 상부수실(10)의 위에 설치된 증기탱크(43)와 연소되어 배출되는 장치들로 이루어진 보일러를 회동가능하게 지지하는 지지대(54)에 있어서, 하부수실(10a)의 전면과 후면을 연결하는 다수개의 루스터수관(16)(16a)을 연소실(20)의 하부로 배관하고 증기탱크(43)로부터 증기이송관(42)을 연결하고, 증기이송관(42)으로부터 측면으로 다수 분기된 증기분산관(40)을 건증기관(44)에 연결시켜 연소실(20)에 배관하며, 연소실(20) 내부를 통과하여 고온에서 건증기관(44) 기능을 수행케 한 후 배출관(45)으로 연결하고, 상부수실(10)의 위에 연소가스 배기실(50)을 구성하여 각기 배기구멍(15)을 뚫은 화관(14)을 연장되게 관통 배관하며, 수관(11)(11a)과 화관(14)사이에는 화관(14)이 아래로 처지지 않도록 잡아주는 지지판(13)을 설치하고, 각화관(14) 상단에는 자동으로 화관내부를 청소해주는 화관소제장치를 설치하여 구성된 것이다.

Description

석탄 보일러 장치{.}

본 발명은 보일러를 경사지게 형성하여 하부에 다수개의 루스터 수관을 연소실의 저부로 연장 배관하여 괴탄을 지지하고 이송시키는 용도로 사용하여 열효율을 상승시키고, 연소실에 건증기관을 설치하여 이중관에서 발생된 증기를 연소실로 통과시켜서 건증시키므로 고압의 효과를 더욱 향상시킴과 아울러 화관의 슬러지를 제거하는 슬러지 제거장치를 설치하여 저렴하고 화력이 양호한 인조괴탄을 연소 되도록 한 석탄, 보일러 장치에 관한 것이다.

종래의 화력발전에 사용되고 있는 대형보일러는 대부분 대형연소실 벽 주변에만 수관이 일렬로 나열(배관)되어 여기에서 발생된 증기를 슈파레트(건증기관)를 고온의 복사열로 가열하기 위하여 연소실이 높고 넓게 형성되어 있고 보일러의 중앙공간에서 연소되는 열은 복사열을 만들기 위하여 많은 량의 석탄이 소비되는 문제점이 있었으며 보일러 청소작업 역시 수관외부를 청소하므로 인위적으로 하는 작업이어서 복잡하고 번거로움 등의 제반 결점이 많았던 것이다.

이러한 문제점들을 해결 및 보완하기 위해 본원 출원인이 실용신안 등록출원 제97-22155호, 특허출원 제97-82339호, 특허출원 제98-12010호, 특허출원 제98-22631호, 등으로 출원한 바 있다.

선출원된 보일러 구성은 하부에 연소실을 갖고 전면에 연소실로 연료를 공급하는 장치를 가지며 연소실의 상부에는 화관이 내장된 다수개의 수관으로 연결된 상,하수실을 구비하며 이들 상,하 수실의 물이 대류순환을 용이하게 하는 물순환관 및 루스터 수관을 가지며 상부에는 건증기관을 배관한 건증실을 구비하고, 또 건증실을 통과한 증기를 증기이송관으로 모아 연소실을 통해 터빈으로 공급하도록 되어 있었다.

그러나 종래의 보일러는 증기이송관과 연소실에서 재 가열하는 건증기관이 하나로 되어서 대형관으로 구성되어야 하고 또 그로인하여 관의 두께가 두꺼워야 하므로 열 흡수가 미흡하여 이를 개선할 필요가 있었다.

또한 종래의 보일러는 수관 내부에 내장된 화관이 상하수실의 상하단부에 의해서만 지지되므로 지지구조가 취약하고, 또 건증실이 상부에 있어 건증 효율이 떨어지며, 화석 연료가 타서 발생되는 슬러지들이 화관벽에 눌어붙어 열손실을 초래하므로 많은 연료가 낭비되는 결점과 난점이 있었다.

본 발명은 이러한 종래의 단점을 해소하기 위해 창안한 것으로, 그 목적은 수관내의 화관을 보다 견고하게 지지할 수 있도록 하여 높은 압력에도 충분히 견딜 수 있도록 하고, 건증기관을 연소실 내로 통과시켜 고온에서 증기는 고압이 되어 터빈을 힘차게 돌릴 수 있도록 하며, 또 화관의 내부에 눌러 붙는 슬러지를 주기적으로 제거하는 자동 슬러지 제거장치를 설치하여 높은 열효율을 지속적으로 유지할 수 있도록 하는 석탄 보일러 장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명 장치의 외형 사시도.

도 2a는 본 발명 A-A선 종단면 예시도.

도 2b는 본 발명 도 2a의 화관소제장치의 다른 실시예도.

도 3은 본 발명의 B-B선 단면도.

도 4는 본 발명의 수관 확대 단면도.

도 5는 본 발명의 C-C선 단면도.

도 6은 본 발명의 D-D선 단면도.

도 7은 본 발명의 소제봉 및 소제판의 측면 예시도.

도 8은 본 발명의 도 2a의 상단 단면 확대도.

도 9는 본 발명 도 8의 측단면 확대도.

도 10은 본 발명의 도 2b의 상단부 체인작동상태의 확대예시도.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

10,10a - 상,하부수실 11,11a - 수관 12 - 순환수관

13 - 지지판 14 - 화관 15 - 배기구멍

16,16a - 루스터수관 17 - 지연턱 18 - 지지대 19-통수구멍

20 - 연소실 21 - 공기압축실 25a,25b,25c,25d - 분탄투입호퍼

26 - 버너 27 - 송풍기 30,31 - 실린더

32 - 배출스크루 34 - 안내로울러 37 - 소제판

38 - 작동바 40 - 증기분산관 41 - 순환수관

42 - 증기이송관 43 - 증기탱크 44 - 건증기관

45 - 배출관 46,46a - 증기압송관 47,47a - 증기압송연결관

50 - 배기실 52 - 집진용탱크 53 - 싸이크론

54 - 지지대 60 - 윈치 62 - 권취로울러

63 - 와이어로프 64 - 소제추 65 - 체인

66 - 스프로킷 67 - 체인키 68 - 스프링

69,69a - 레버 70,70a - 개폐밸브

도시된 바와 같이 본 발명의 보일러는 하부에 연소실(20) 및 연소실로 공기를 공급하는 송풍기(27)와 분탄 버너(26)와, 양측에서 연소실(20)로 분탄을 투입하는 분탄투입호퍼(25a)(25b)(25c)(25d)와, 내부에 화관(14)을 포함하는 이중구조의 수관(11)(11a)이 다수개 연결된 상,하부수실(10)(10a)과, 상부수실(10)위에 설치된 증기탱크(43)와 연소되어 배출되는 장치들로 이루어진 보일러를 회동가능하게 지지하는 지지대(54)에 있어서, 상기 하부수실(10a)의 전면과 후면을 연결하는 다수개의 루스터수관(16)(16a)을 연소실(20)의 하부로 배관하고 증기탱크(43)로부터 증기이송관(42)을 연결하고, 증기이송관(42)으로부터 측면으로 다수 분기된 증기분산관(40)을 연소실(20)로 배관된 건증기관(44)에 연결시키며, 연소실(20) 내부를 통과한 건증기관(44)에 배출관(45)을 연결한다.

또한 상부수실(10)의 위에 연소가스 배기실(50)을 구성하여 각기배기구멍(15)을 뚫은 화관(14)을 배관하며, 수관(11)(11a)과 화관(14)사이에는 화관(14)이 아래로 처지지 않도록 잡아주는 지지판(13)을 설치한다. 또한 수관(11)상하단에 통수구를 뚫어서 열탕수가 순환되게 설치하고 상하 수실외벽에 고정시켜서 증기압을 견디게 된다.

또한 각 화관(14) 상단에는 화관(14)의 내부를 소제하는 화관소제장치가 설치된다. 즉, 도 8에서와 같이 화관소제장치는 윈치(60)의 작동으로 권취로울러(62)에 의해 감기고 풀리는 와이어로프(63)의 단부에 소제추(64)를 매달아 화관(14)의 내부에 소제추(64)가 승강하도록 구성한다.

참조번호 52는 집진용 탱크이고, 53은 (싸이크론)집짓기 이다.

상술한 구조를 갖는 본 발명의 보일러 작동을 설명하면 다음과 같다.

인조괴탄(석탄)을 투입하여 연소실(20)에서 연소되므로 고온이 되어서 석탄에 함유된 칼슘, 마그네슘, 알루미늄 등 불순물이 용해되어서 아래로 흐르면 공냉되어서 탄재와 같이 낙하된다. 낙하된 탄재는 배출스크루(32)에 의해 외부로 배출된다.

괴탄은 고온의 연소열이 발생하지만 연소과정에서 발생하는 탄재가 눌어붙어서 공기를 차단하므로 이것을 털어 주어야 할 필요가 있으므로 루스터수관(16)(16a) 사이사이마다 소제판(37)이 밀어 내려서 괴탄끼리 서로 마찰하여 탄재가 털어지는데, 도 6 및 도 7에 도시한 것과 같이 안내로울러(34)에 안내된 소제봉(36)에 각각 소제판(37)이 붙어 있어서, 실린더(31)를 작동시켜 소제봉(36)을 전,후로 진퇴 시켜서 털어 준다. 이때 석탄에 함유된 불순물이 용해되어 탄재와 결합되어 큰덩어리가 된 탄재를 소제판(37)이 밀어 내면 개폐판(33)이 열었다가 괴탄재가 낙하되면 자중에 의하여 닫혀진다.

재래의 보일러는 분탄에 혼합된 불순물이 유동하면서 연소되므로 수관에 다량 눌어붙어서 자주 제거해주는 작업이 반드시 필요한데, 본 발명은 괴탄이 움직이지 않은 상태에서 연소됨으로 고온이 되어 쇠를 녹일 정도의 고온이 발생하여 연소실(20)은 고온이 된 상태로 굉장히 팽창하게 되는데 이러한 고온의 연소실(20)내에 건증기관(44)을 장치한다. 특히 괴탄의 연소효율을 높이기 위해 루스터수관의 중간 하부에 루스터수관(16)(16a)들이 벌어지는 것을 방지하는 지지대(18)를 설치하고, 상기 지지대(18)의 전후에 각 루스터수관(16)(16a)의 사이로 삽입 회동되는 작동바(38)와, 이 작동바(38)를 작동시키는 실린더(30)를 설치하여 주기적으로 실린더(30)가 작동바(38)를 승하강 작동시켜 탄재가 떨어지고 공기 공급이 증가되면서 괴탄을 섞어줌에 따라 연소효율을 더욱더 높을 수가 있다.

여러 개의 송풍기(27)들은 루스터수관(16)(16a) 외부에서 고압 송풍으로 공기압축실(21)로 압축하고 이때 괴탄은 고열로 연소할 때 보일러의 양측에서 버너(26)로 분사한 분탄은 연소되어 연소가스가 연소실(20)내에서 고열로 팽창하여 화관(14)들로 배출된다. 배출되는 고온의 연소가스는 화관(14)내를 고속으로 통과하면서 마찰을 일으켜서 신속한 열교환작용이 일어나게 되므로 높은 열효율을 얻을 수가 있다.

여기서 화관지지용 지지판(13)은 수관(11)(11a)내에서 화관(14)이 유동 또는 중심이 이탈되지 않도록 잡아주는 역할을 한다.

도 6에서 지연턱(17)들은 괴탄이 경사에 따라 내려갈 때 옆으로 밀고 위로 추켜 올라갈 때 서로 마찰하면 탄재가 털어지며, 괴탄은 연소과정에서 고열을 발생하지만 탄재가 붙어있으면 공기 공급부족으로 열효율이 저하된다.

이 구조에 의해 윈치(60)가 와이어로프(63)를 풀어주게 되면 소제추(64)의 자중에 의해 화관(14)의 하부로 낙하하게 된다. 이때 화관(14)내벽에 붙어있는 재나 불순물들이 강제로 탈락되어 소제된다. 청소가 완료되면 다시 윈치(60)가 감겨 소제추(64)가 원래의 위치로 승강하게 되며, 그 작동은 몇 초간에 완료된다.

본 발명에서 건증기관(44)이 연소실(20)내에 장치된 것이 주요 특징중 하나이다. 그 이유는 연소실(20)에 괴탄을 연소시키면 괴탄끼리 접촉된 부분은 약 1400℃의 온도로 가온됨으로 물과 증기는 함께 상승하여 증기는 증기탱크(43)를 통해서 증기이송관(42)으로 공급되고 물은 다시 순환수관(12)으로 순환되어 하수실 10a로 진입되어서 계속 순환된다. 또 증기이송관(42)의 증기는 증기분산관(40)들로 이송되어 연소실(20) 내의 건증기관(슈파리타)(44)에서 건증되고 건증된 고압증기는 배출관(45)을 통해 도면에 도시되지 않은 터빈으로 공급되어 터빈을 회전시킨다.

괴탄을 연소시키면 함유된 분순물이 용해되어 아래로 흘러서 탄재와 결합되어 배출되므로 슬러지가 회관(14)내부에 부착되는 양을 감소시키고, 도 2a에서와 같이 각 화관(14)상단에 가스배기구멍(15)을 통공하고 소제 시에는 소제추(64)가 권추로울러(62)의 작동으로 화관(14)내부를 내려가면서 청소하고, 청소 시에는 추(64)가 배기구멍(15)을 막아서 화열이 상승하지 않으며 추가 끝까지 내려가서 청소후에는 원치(60)의 작동으로 곧바로 상승한다.

화관소제장치의 다른 실시예로는 도 2b 및 도 10에서와 같이 각 화관(14)을 그룹을 지어 그 양측에 스프로킷(66)을 설치하고, 이에 그룹의 화관(14) 상단을 지나 회동하는 체인(65)을 설치하며, 각 화관(14)의 상단에는 증기압송관(46)(46a)과 연결되어 증기압송연결관(47)(47a)을 연결하여 고압의 증기를 공급함과 아울러 화관(14)의 상부에는 스프링(68)에 의해 복원되는 레버(69)(69a)에 의해 개폐되어 고압의 증기를 간헐적으로 주입시키는 개폐밸브(70)(70b)를 설치하고, 상기 체인(65)에는 레버(69)(69a)를 번갈아 작동시키는 체인키(67)를 구성하여 된 것이다.

이러한 구조에 의해 스프로킷(66)이 회전하면서 체인(65)을 회전시키게 되고 또 체인(65)에 설치된 체인키(67)가 각 화관(14)의 개폐밸브(70)(70b)에 설치되어 있는 레버(69)(69a)들을 순차적으로 회동시켜 개방시키므로 증기압송관(46)(46a)으로부터 고압의 증기가 화관(14)의 내부로 분사된다.

고압의 증기는 개폐밸브(70)(70b)가 개방된 화관(14)내부로 분사되어 내벽에 붙어있는 슬러지들을 탈락시켜 제거한다. 또 체인키(67)가 이동하여 레버(69)(69a)로부터 분리되면 인장되었던 스프링(68)의 탄력성에 의해 원래의 위치로 복원되므로 개폐밸브(70)(70b)가 닫히게 되므로 고압의 증기는 화관의 내부로 공급되지 못하게 되므로 원래의 화관(14)의 기능을 수행하게 된다. 이러한 작동은 그룹으로 나뉘어진 개폐밸브(70)(70b)들이 교대로 번갈아 작동한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 보일러를 경사지게 형성하여 하부에 다수개의 루스터 수관을 연소실의 저부로 연장 배관하여 괴탄을 지지하고 이송시키는 용도로 사용하여 열효율을 상승시키고, 연소실에 건증기관을 설치하여 이중관에서 발생된 증기를 연소실로 통과시켜 건증시키므로 고압의 효과를 더욱 향상시킴과 아울러 화관의 슬러지를 제거하는 슬러지 제거장치를 설치하여 저렴하고 화력이 양호한 인조괴탄을 사용할 수 있다.

또한 연료를 유류나 가스로 교체할 시는 루스트수관을 제거하고 버너로 교체해서 사용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 하부에 연소실(20) 및 연소실로 공기를 공급하는 송풍기(27)와, 연소실 내의 분탄을 분사하는 버너(26) 및 전면에 분탄을 투입하는 다수개의 분탄투입호퍼(25a(25b)(25c)(25d)와 내부에 화관(14)을 포함하는 이중구조의 수관(11)(11a)이 다수개 연결된 상,하부수실(10)(10a)과, 상부수실(10)의 전면에 설치된 증기탱크(43)와 연소되어 배출되는 장치들로 이루어진 보일러를 회동가능하게 지지하는 지지대(54)에 있어서,

   상기 증기탱크(43)로부터 증기이송관(42)를 증기분사관(40)에 연결하고 열손실의 건증기관에 연결시켜서 건증기관(44)기능을 수행케 한 후 배출관(45)으로 연결하고, 상부수실(10)의 위에 연소가스 배기실(50)을 구성하여 각기 배기구멍(15)을 뚫은 화관(14)을 연장되게 관통 배관하며, 각 화관(14)상단에는 자동으로 화관내부를 청소해 주는 화관소재장치를 설치하여 구성된 것을 특징으로 하는 석탄 보일러 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 화관소제장치는 원치(60)작동으로 권취로울럴(62)에 의해 감기고 풀리는 와이어로프(63)의 단부에 소제추(64)를 매달아 화관(14)의 내부로 소제추(64)가 승하강 되게 한 것을 특징으로 하는 석탄 보일러 장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 화관소제장치는 각 화관(14)을 그룹을 지어 그 양측에 스프로킷(66)을 설치하고, 이에 그룹별로 화관(14)상단을 지나 회동하는 체인(65)을 설치하며, 각 화관(14)의 상단에는 증기압송관(46)(46a)과 연결되어 증기압송연결관(47)(47a)을 연결하여 고압의 증기를 공급함과 아울러 화관(14)의 상부에는 스프링(68)에 의해 복원 작동되는 레버(69)(69a)에 의해 개폐되어 고압의 증기를 간헐적으로 주입시키는 개폐밸브(70)(70b)를 설치하고, 상기 체인(65)에는 상기레버(69)(69a)를 작동시키는 체인키(67)를 구성하여 된 것을 특징으로 하는 석탄 보일러 장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 루스터수관(16)(16a)에 지지대(18)를 설치하고, 상기 지지대(18)의 상하에 각 루스터수관(16)(16a)의 사이로 삽입 작동되는 작동바(38)와, 이 작동바(38)를 작동시키는 실린더(31)를 설치한 것을 특징으로 하는 석탄 보일러 장치.