2-드럼 타입의 선박용 보일러 {Two drum type marine boiler}
본 발명은 선박용 보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 증기의 발생을 위한 보일러 내부의 열교환 효율이 증대된 2-드럼 타입의 선박용 보일러에 관한 것이다.
일반적으로 보일러(boiler)는 연료의 연소열을 물 등에 전달하여 온도와 압력이 높은 증기를 발생시키는 장치로서, 화력발전소나 선박 등의 증기기관, 각종 공장의 작업용 장치 및 난방용 장치 등에 증기를 공급하는데 사용한다. 이러한 보일러는 그 구조상의 종류에 따라 여러 종류가 있으며, 그 중 선박용 보일러는 통상 증기를 생산하여 선박에서 사용되는 터빈을 구동시키거나 또는 터빈 및 보일러를 구동하기 위한 기름탱크를 미리 가열하여 에너지를 절약할 수 있도록 하는 역할을 한다. 종래 선박용 보일러는 내부에 소정의 공간부를 갖는 밀폐된 몸체부와, 상기 몸체부의 측면에 설치된 버너부를 포함하여 구성되고, 상기 버너부에서 제공되는 화염에 의해 발생된 고열의 연소가스로 물을 증발시켜 증기를 생성하며, 이때 연소가스와 물 간에 열전달은 연소가스가 튜브를 통과하면서 튜브 외측에 채워진 물과 열교환하여 이루어진다. 그런데, 이러한 종래 선박용 보일러는 연소가스와 물의 열교환시 통상적인 구조의 튜브를 사용함으로 인하여 열전달 효율이 저하되는 문제점이 있다. 따라서 종래 선박용 보일러는 연소가스와 물의 열교환시 열전달 효율을 높이기 위해 보다 많은 튜브를 필요로 하게 되고, 또한 강수관(downcomer)이 몸체부의 내부에 설치되어짐으로 인해 보일러의 부피가 커지게 되며, 그에 따른 설치 비용이 증가하게 되는 문제점이 초래된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 보일러 내의 뱅크튜브를 열교환 성능을 향상시킨 구조로 구성함으로써, 몸체부 내에 설치되는 뱅크튜브의 개수를 감소시켜 부피를 축소함과 동시에 보일러 내부의 열교환 성능을 향상시킨 2-드럼 타입의 선박용 보일러를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 다수의 뱅크튜브가 내설되어 있는 몸체부와; 상기 몸체부의 하부에 구비되고, 물이 저장되어 있는 워터드럼과; 상기 몸체부의 상부에 구비되고, 상기 물로부터 생성된 증기가 유입되는 스팀드럼과; 상기 몸체부의 내부에 화염을 공급하기 위한 버너부;를 포함하며, 상기 뱅크튜브는 버너부의 화염에 의해 공급된 열기에 의해 상기 워터드럼의 물을 증발시켜 상기 스팀드럼으로 연통시키고, 또한 외표면에 열교환 면적을 넓히기 위한 다수의 방열핀이 돌출 형성되어서 열교환 성능을 증대하도록 한 것을 특징으로 하는 2-드럼 타입의 선박용 보일러를 제공한다. 본 발명에서, 상기 방열핀은 뱅크튜브의 외표면을 따라 방사형으로 돌출 형성되며, 연소가스의 진행방향으로 벤딩된 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명은 상기 스팀드럼에서 응축된 물을 워터드럼으로 회수하기 위한 강수관이 상기 몸체부의 외부에 배열 설치된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 2-드럼 타입의 선박용 보일러는 기존 선박용 보일러에 비해 몸체부 내 뱅크튜브의 개수를 감소시켜 부피를 축소시킬 수 있음과 동시에 보일러 내부의 열교환 성능을 기존 보일러와 동등한 수준으로 유지 내지는 향상시킬 수 있고, 또한 강수관이 몸체부의 외부에 배열 설치되어 있으므로 보일러의 전체 부피가 줄어들게 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 2-드럼 타입의 선박용 보일러를 도시한 도면.
도 2는 도 1의 AA에 따른 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세하게 설명한다. 첨부된 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 2-드럼 타입의 선박용 보일러는 내부에 공간이 마련되어 있는 몸체부(1)와, 상기 몸체부(1)의 내부에 화염을 제공하기 위한 버너부(2)와, 상기 몸체부(1)의 상부와 하부에 각각 구성되는 스팀드럼(4)과 워터드럼(3) 등을 포함하여 구성된다. 상기 몸체부(1)는 일정 체적의 공간을 갖는 구성요소로서, 이 몸체부(1)를 상하로 가로지르는 디비젼 월 튜브(division wall tube)(7)에 의해 좌우로 구분되어 각각 증발부(9)와 연소실(8)이 형성된다. 상기 연소실(8) 상부의 몸체부(1) 외벽면에서 버너부(2)가 설치되어 있고, 상기 연소실(8)에는 버너부(2)로부터 공급된 오일연료에 의해 고열의 연소가스가 형성된다. 상기 증발부(9)는 디비젼 월 튜브(7)를 사이에 두고 연소실(8)과 인접해 있으므로 인해 상기 디비젼 월 튜브(7) 사이로 유입된 연소가스의 고열에 의해 승온된다. 상기 몸체부(1)의 증발부(9)에는 다수의 뱅크튜브(bank tube)(5)가 내설되고, 상기 뱅크튜브(5)는 워터드럼(3)과 스팀드럼(4)을 연통시켜 워터드럼(3)에서 유입된 물을 증기화하는 역할을 한다. 상기 뱅크튜브(5)는 연소실(8)에서 생성된 고열의 연소가스에 의해 가열되어 내부에 수용된 워터드럼(3)의 물을 증기화하고, 이에 따라 생성된 증기는 뱅크튜브(5) 내부 압력에 의해 상승되어 상부의 스팀드럼(4)으로 유입된다. 즉, 상기 뱅크튜브(5)는 내부에 수용된 물과 외부의 열원인 연소가스 간의 열교환에 의해 워터드럼(3)의 물을 가열하여 증기화하게 된다. 상기 워터드럼(3)은 증기 생성을 위한 물이 저장되어 있는 구성요소로 몸체부(1)의 하부에 구비되고, 상기 스팀드럼(4)은 워터드럼(3)의 물로부터 생성된 증기를 수용하기 위한 구성요소로 몸체부(1)의 상부에 구비되어 있다. 또한, 상기 뱅크튜브(5)는 외표면에 열교환 면적을 넓히기 위한 다수의 방열핀(6)이 돌출 형성되어 있어서, 내부에 수용된 물과 버너부(2)로부터 공급된 화염에 의해 생성된 연소열 간의 열교환 성능을 증대시키게 된다. 상기 방열핀(6)은 뱅크튜브(5) 내에 유입된 물의 저열을 방출하고 연소실(8)에서 전달된 연소가스의 고열을 흡수하여 뱅크튜브(5)의 열교환 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 방열핀(6)은 뱅크튜브(5)의 외표면을 따라 방사형으로 돌출 형성될 수 있고, 증발부(9)와 연소실(8) 사이에 배치되어 있는 디비젼 월 튜브(7)들 사이로 유입되는 연소가스의 진행방향으로 벤딩되게 함으로써 열접촉 면적을 최대화하도록 구비될 수 있다. 상기 스팀드럼(4)은 뱅크튜브(5)에서 증발된 증기가 계속해서 유입됨에 따라 내부의 증기가 응축될 수 있는데, 이렇게 스팀드럼(4)에서 응축된 물을 다시 워터드럼(3)으로 유동시켜 회수하기 위한 강수관(10)이 상기 몸체부(1)의 외부에 배치되어 구성된다. 상기 강수관(10)은 스팀드럼(4)과 워터드럼(3)을 연통시키는 구조로 설치되고, 스팀드럼(4)에서 응축된 물이 자중에 의해 유동되어 워터드럼(3)으로 유입되도록 첨부된 도 1에 도시된 바와 같이 상기 스팀드럼(4)에 연결된 부분이 비스듬하게 기울어진 ㄷ자형 파이프로 구성된다. 그리고, 본 발명에 따른 선박용 보일러는 이를 구성하고 있는 구성요소 중 압력하중이 가장 큰 스팀드럼(4)과 워터드럼(3)을 타원형상의 단면을 갖는 구조로 구성함에 의해 하중을 분산시켜 압력하중이 집중되는 부분을 제거하여 내구성이 증대되는 효과를 얻을 수 있다. 이와 같이 구성된 본 발명의 2-드럼 타입의 선박용 보일러에서 증기가 생성되는 일련의 작동 과정을 설명하면 다음과 같다. 먼저 버너부(2)에서 공급된 오일연료의 연소에 의해 발생된 연소실(8)의 연소가스의 연소열이 뱅크튜브(5) 내부의 물에 전달되어 온도와 압력이 높은 증기를 발생시키고, 발생된 고온 고압의 증기는 그 압력에 의해 스팀드럼(4)으로 유입된다. 즉, 상기 뱅크튜브(5)는 워터드럼(3)으로부터 유입된 물을 연소실(8)에서 연소된 버너부(2)의 화염에 의한 연소가스의 열기에 의해 증기화시키고, 이렇게 생성된 증기는 상승되어 스팀드럼(4)으로 유입된 후 스팀드럼(4)의 상부에 설치된 증기 토출관(12)을 통해 증기 사용처로 공급된다. 그리고, 연소가스는 연소실(8)에서부터 증발부(9)를 경유하여 뱅크튜브(5)의 물을 가열한 후 몸체부(1) 상단에 구비되어 있는 배기덕트(11)를 통해 외부로 배출된다.
1 : 몸체부 2 : 버너부
3 : 워터드럼 4 : 스팀드럼
5 : 뱅크튜브 6 : 방열핀
7 : 디비젼 월 튜브 8 : 연소실
9 : 증발부 10 : 강수관
11 : 배기덕트 12 : 증기 토출관 |
