스털링 보일러

스털링 보일러는 대형 육상 고정식 플랜트에서 증기를 발생시키는 데 사용되는 수관 보일러의 초기 형태입니다.1900년경 널리 쓰였지만 지금은 인기가^[when?] 떨어져 거의 볼 수 없다^{[clarification needed][by whom?]}.

설계.

스털링 보일러는 수관 보일러를 위한 대규모 배치 중 하나입니다. 즉, 고정식 사용에는 허용되지만 전력 요구사항이 적은 대형 선박을 제외하고는 이동식 사용에는 실용적이지 않습니다.그것들은 여러 개의 증기 드럼통과 물 드럼통 사이에서 지그재그하는 거의 수직에 가까운 수관 위를 통과하는 구불구불한 가스 통로를 가진 벽돌로 지어진 큰 방으로 구성되어 있다.

이들은 직경이 ^[2]약 3인치(83mm)인 수관을 가진 오래된 "대형 튜브"^[1] 방식의 수관 보일러 중 하나입니다.튜브는 다수의 원통형 수평 증기 드럼(위)과 물 드럼(아래) 사이의 거의 수직 뱅크에 배치됩니다.드럼의 수는 다양하며 스털링 설계는 3드럼, 4드럼, 5드럼 보일러로 분류됩니다.튜브 뱅크의 수는 이보다 1개 적습니다. 즉, 2, 3, 4개의 뱅크입니다.

용해로의 가스 흐름은 각 뱅크를 차례로 통과합니다.각 뱅크에 내화벽돌 타일의 부분적인 배플을 깔아 가스를 먼저 위쪽으로 흘려보낸 후 아래쪽으로 흘려보낸다.특이하게도 가스 흐름의 대부분은 튜브를 가로지르기보다는 튜브의 축을 따라 흐릅니다.

모든 순환(상하 모두)은 가열 튜브를 통해 이루어지며 별도의 외부 다운코머는 없습니다.그러나 증기 드럼과 (5드럼 보일러에서는) 물 드럼은 짧은 수평 파이프로 연결되어 순환 회로의 일부를 형성합니다.

튜브 자체는 이음새 없이 그려진 강철로 대부분 직선이며 ^[3]끝이 완만하게 구부러져 있습니다.보일러의 세팅은 큰 벽돌 구조의 인클로저이지만, 내부에 별도의 거더 틀에 증기 드럼을 매달아 열에 의한 팽창을 가능하게 합니다.튜브와 물 드럼은 다시 스팀 드럼에 매달려 튜브 끝에 무리를 주지 않고 자유롭게 팽창할 수 있습니다.단부가 구부러져 있기 때문에 수관은 방사상으로 드럼에 들어가 밀봉이 용이할 수 있지만, 이 또한 당시 유행에 따라 팽창에 의해 중요하게 여겨졌던 특징이었다.

스털링 보일러는 매우 큰 크기로 제작될 수 있습니다.표준 디자인을 사용하는 것이 일반적이지만 ^[2]필요에 따라 폭이 달라집니다.

슈퍼히터

과열기가 장착된 경우, 처음 두 증기 드럼 사이의 보일러 상부에 직선 또는 헤어핀 튜브로 설치됩니다.배플은 먼저 이 영역을 통해 가스 흐름을 유도하기 때문에 가장 높은 온도에 도달할 수 있습니다.

연료

저품질 연료가 필요할 경우, 넓은 격자 면적의 도움을 받아 광범위한 연료가 연소될 수 있습니다.원래 보일러는 석탄을 태우기 위해 개발되었지만, 그 이후로 많은 종류의 나무나 식물 폐기물을 태우기 위해 사용되어 왔다.

또한 고소성률이 요구되는 체인 급지식 자동 스토커를 장착할 수도 있다.

3드럼 형태는 제철소 또는 기타 산업 ^[2]공정의 배기가스를 사용하여 열 회수 보일러로도 사용됩니다.

순환

가스 흐름이 각 튜브 뱅크를 차례로 통과하면, 이후의 뱅크는 상당히 낮은 온도에 있게 됩니다.이것은 열사이폰 효과에 의한 "극히 효율적인" 순환을^[3] 촉진합니다.증기 드럼이 약 절반 정도 채워진 상태에서 수위가 유지되므로 튜브는 상단부가 영구적으로 물에 잠긴 상태에서 "침몰" 상태로 작동한다.

첫 번째 뱅크의 흐름은 튜브가 가열될 때 거의 수직 위치에 의해 촉진되어 위로 올라갑니다.후기의 수관의 차가운 물이 내려간다.증기 드럼 사이의 ^[2]링크 파이프에 의해 순환이 완료됩니다.순환은 초기의 고온 회로에서 더 활발합니다.

4드럼 형태에서는 중간 뱅크 내의 순환을 제1 뱅크와의 내림회로와 다음 ^[2]뱅크와의 내림회로 사이에서 분할해도 된다.

급수

급수는 최종 증기 드럼에 공급되고 내부 수조를 통해 분배됩니다.차가운 급수는 마지막 관둑을 지나 마지막 ^[3]물통으로 천천히 내려갑니다.

모든 침전물(즉, "진흙")은 이 회로의 용액에서 나와 최종 물 드럼에 축적됩니다.이렇게 하면 초기 튜브 뱅크에 접근할 수 없게 되어 주요 가열 ^[2]튜브 내에서 스케일 업의 문제와 비효율성을 줄일 수 있습니다.마지막 물 드럼은 "머드" (즉, "머드 수집기")를 잡는 데 사용될 수 있기 때문에 "머드 드럼"으로 알려져 있기도 합니다.

이점

스털링 설계에는 세 가지 장점이 있습니다.

• 튜브 뱅크를 통과하는 여러 경로와 순환 및 급수의 세심한 배치로 인해 보일러는 일반적으로 상당히 ^[3]효율적입니다.
• 물 회로 설계에 영향을 미치지 않고 격자 면적을 쉽게 변경할 수 있습니다.이를 통해 폐기물과 폐기물과 같은 저급 연료를 연소하는 데 큰 격자를 사용할 수 있습니다.산업 공정에서 공정 증기가 필요하고 가연성 폐기물도 발생하는 경우 스털링 보일러는 하나를 사용하여 다른 하나를 생성할 수 있습니다.이것은 보통 설탕 정제, 바가스 연소 또는 나무껍질 폐기물을 태우는 제지 공장에서 행해졌다.스털링 보일러는 또한 제2차 세계대전 전에 도시의 가정 폐기물을 태우기 위해 사용되었고, 그 후 수증기는 발전을 위해 사용되었습니다. (나중의 배출 통제는 이러한 '제어되지 않은' 폐기물 연소를 실용적으로 만들었습니다.)
• 마지막으로 내부 컴포넌트 접근은 청소 및 유지보수에 적합합니다.특히 ^[2]둑 전체를 해체할 필요 없이 개별 수도관을 교체할 수 있다.

단점들

• 보일러는 ^[2]출력에 비해 물리적으로 크다.
• 이 시기에 ^[2]다른 설계가 시작되었듯이, 큰 직경의 튜브를 사용하면 고압에 대처할 수 있는 능력이 제한됩니다.복합 증기 엔진을 구동하는 데는 150psi의 작동 압력이 충분했지만 증기 터빈에는 비효율적이었다.
• 튜브의 배열은 보일러의 효율을 높였지만 과열기 ^[2]온도는 아니었다.다시 말하지만, 피스톤 엔진에서 터빈으로 발전함에 따라, 이는 상당한 제약이 되었습니다.

바리에이션

대체로 비슷하지만 튜브 뱅크의 수가 서로 다른 변형이 생성됩니다.

3드럼 또는 'V' 형식

이 단순한 형태는 주로 저전력 또는 다른 용해로 가스로부터의 열 회수에 사용됩니다.

4드럼 또는 'B' 형식

이것은 보일러의 주요 형태이며 경제적인 ^[2]시공으로 효율적인 결과를 제공합니다.

선박용 보일러도 이 형태입니다.

5드럼 또는 'W' 형식

이것은 효율을 높이기 위해 여분의 튜브 뱅크를 사용하는 보다 복잡한 형태입니다.발전소와 같은 대규모 시설이나 제한된 연료 용량으로 최대의 난방을 얻기 위해 효율이 가장 필요한 시설에서 가장 인기가 있습니다.

선박용 스털링 보일러

일반적으로 육지 보일러이지만, 4드럼 형태는 대형 ^[4]선박에 동력을 공급하는 선박용 보일러로도 사용되었다.

벽돌로 지어진 세팅은 내화벽돌로 둘러싸인 상자 모양의 강철 하우징으로 대체되었습니다.수관 지름이 로 축소되었다.2 인치 및 2 + 1 인치 (50.8 및 63.5 mm)배가 흔들릴 때 수위가 바뀌는 문제를 피하기 위해 물 드럼통을 선체에 교차 배치하고 내부 배플을 설치했다.

레퍼런스

외부 링크

• Larry Tarvin. "The Stirling Boiler" (PDF). The American Society of Power Engineers. Retrieved 2015-02-20.