수관 보일러

Water-tube boiler
해양형 수관보일러 개략도

고압 수관[1] 보일러(water-tube and water tube)는 화재에 의해 외부에서 가열된 튜브 안에서 물이 순환하는 보일러의 한 종류입니다.연료는 용해로 안에서 연소되어 증기 발생 튜브에서 물을 끓이는 뜨거운 가스를 생성합니다.소형 보일러에서는 추가 발전 튜브가 용해로 내에서 분리되는 반면, 대형 유틸리티 보일러는 증기를 생성하기 위해 용해로 벽을 구성하는 물로 채워진 튜브에 의존합니다.

그러면 가열된 물/증기 혼합물이 증기 드럼 안으로 올라갑니다.여기서는 드럼의 윗부분에서 포화증기를 끌어낸다.일부 서비스에서는 증기가 뜨거운 가스 경로의 튜브(과열기)를 통과하여 과열됩니다.과열 증기는 일정한 압력으로 비등점 이상으로 가열되는 증기로 정의됩니다.과열 증기는 건조한 가스이므로 물방울이 터빈 블레이드를 심각하게 손상시킬 수 있기 때문에 일반적으로 터빈을 구동하는 데 사용됩니다.

증기드럼 하부의 포화수는 큰 구멍의 '다운커머 튜브'를 통해 하부드럼으로 돌아가 급수 공급을 미리 가열한다(대형 유틸리티 보일러에서는 급수가 증기드럼에 공급되고 다운커머가 수벽 하부에 물을 공급한다).보일러의 경제성을 높이기 위해 배기가스는 버너로 유입된 연소 공기를 예열하고 이코노마이저에서 급수 공급을 가열하는 데도 사용됩니다.화력발전소의 이러한 수관 보일러는 증기 발생 장치라고도 불린다.

물이 열원을 둘러싸고 연소에서 나오는 가스가 물 공간 내의 튜브를 통과하는 오래된 소방관 보일러 설계는 일반적으로 훨씬 약한 구조이며 2.4 MPa(350 psi) 이상의 압력에는 거의 사용되지 않습니다.수관 보일러의 중요한 장점은 치명적인 고장이 발생할 가능성이 적다는 것입니다. 보일러에 대량의 물이 없거나 고장 나기 쉬운 큰 기계 요소가 없다는 것입니다.

수관 보일러는 1766년 영국의 블레이키에 의해 특허를 받았으며 1780년 [2]프랑스의 달러리에 의해 만들어졌다.

적용들

"지나치게 크고 두꺼운 벽면 압력 용기를 사용하지 않고도 수관 보일러를 설계할 수 있기 때문에 증기 터빈 발전 등 건조하고 고압적이며 에너지 높은 증기가 필요한 용도에 특히 적합합니다."[3]

우수한 작업 특성으로 인해 다음과 같은 주요 영역에서 수관 보일러 사용이 매우 선호됩니다.

  • 업계의 다양한 프로세스 응용 프로그램
  • 화학 가공 부문
  • 펄프 및 제지 공장
  • 정제 단위

또한 고압을 가진 대량의 증기(최대 500 kg/s 범위) 즉, 약 16메가파스칼(160bar)과 최대 550°C의 고온을 필요로 하는 발전소에 자주 사용된다.예를 들어 Ivanpah 태양광 발전소는 플랜트 워밍업과 화석 연료 [4]발전소로 가동할 때 렌텍 타입 D 워터 튜브 보일러 2개를 사용한다.

문방구

발전용 최신 보일러는 높은 압력에서 작동할 수 있기 때문에 거의 전체가 수관 설계입니다.가열 또는 화학 성분으로 프로세스 증기가 필요한 경우, 여전히 소방관 보일러에 대한 작은 틈새가 있습니다.한 가지 주목할 만한 예외는 증기발생기가 일반적으로 화관 보일러 설계와 유사하게 구성된 전형적인 원자력 발전소(가압수형 원자로)이다.이러한 적용에서 "불꽃관"을 통과하는 뜨거운 가스 경로는 실제로 원자로에서 매우 뜨겁거나 고압인 1차 냉각수를 운반하며, 증기는 튜브의 외부 표면에서 발생한다.

마린

더 높은 압력에서 작업할 수 있는 능력으로 인해 해양 보일러는 거의 완전히 수관화되었습니다.이러한 변화는 1900년 경에 시작되었고, 비록 워터 튜브 보일러가 왕복 엔진과 함께 사용되었고, 파이어 튜브 보일러도 많은 해양 터빈 애플리케이션에 사용되었지만, 왕복 (즉, 피스톤) 엔진보다는 추진용 터빈의 채택을 추적했다.

철도

철도 기관차를 위한 수관 보일러의 유의미한 채택은 없었다.몇 가지 실험적인 디자인이 만들어졌지만, 어느 것도 성공적이지 못하거나 널리 [5]쓰이게 되었다.특히 유럽에서 대부분의 수상관 철도 기관차는 슈미트 시스템을 사용했다.대부분은 화합물이었고 몇 개는 단일화합물이었다.노퍽 앤드 웨스턴 철도의 조앤 헨리는 예외였는데, 이는 [6]전기 변속기와 결합된 증기 터빈을 사용했기 때문이다.

치명적 사고 후 완전히 재건됨
슈미트 대신 야로 보일러를 사용했어성공하지 못하고 기존 [7]보일러로 재가동되었습니다.

하이브리드

조금 더 성공적인 채택은 하이브리드 수관/화재관 시스템을 사용한 것이다.기관차 보일러의 가장 뜨거운 부분은 소방함이기 때문에, 이곳의 수관 설계와 기존의 소방관 보일러를 이코노마이저(예: 예열기)로 사용한 것이 효과적인 설계였다.

이것의 한 가지 유명한 예는 1926년에 만들어진 USA Baldwin 4-10-2 No.600입니다.2,400 킬로파스칼(350psi)의 보일러 압력에서 화합물로 작동하여 160,000km(10,000mi) 이상을 주행하는 데 성공했습니다.하지만 1년 후, 어떤 경제국도 추가 비용에 압도당했고,[8] 그것은 필라델피아에 있는 프랭클린 연구소의 박물관 전시로 퇴출되었다.조지 H. 에머슨의 감독 하에 볼티모어 앤 오하이오 철도 산 클레어 상점에서 일련의 실험 기관차가 제작되었지만,[9] 그 중 어느 것도 복제되지 않았습니다.

브로탄 보일러

철도에서 유일하게 수관 보일러를 사용한 것은 1902년 요한 브로탄이 오스트리아에서 발명하여 유럽 전역에서 드문 사례로 발견된 브로탄 보일러였다.그러나 헝가리는 약 1,000개의 사용자가 있는 열렬한 사용자였다.볼드윈처럼, 이것은 수관식 소방함과 소방관식 총신을 결합했다.브로탄의 원래 특징은 주통 위를 달리는 긴 증기 드럼으로 [10][11]외관상으로는 플라만 보일러를 닮았다.

도로

견인 엔진은 보통 기관차 보일러를 골조로 하여 제작되었지만, 트럭이나 자동차와 같은 다른 종류의 증기 도로 차량들은 다양한 종류의 보일러를 사용해 왔다.도로 교통의 선구자 Goldsworthy Gurney와 Walter Hancock은 모두 1830년경 증기차에 수관 보일러를 사용했습니다.

대부분의 언더타입 왜건들은 수관 보일러를 사용했다.앳킨슨, 클레이튼, 개럿, 센티넬 등 많은 제조업체가 수직 크로스 튜브 보일러의 변형을 사용했습니다.다른 종류로는 클락슨 '심블 튜브'와 포든 O형 왜건의 권총 모양의 [12]보일러가 있다.

Merryweather와 같은 증기 소방 기관 제조업체들은 빠른 증기 상승 능력을 위해 보통 수관 보일러를 사용했다.

많은 증기차들이 수관 보일러를 사용했고, Bolsover Express 회사는 심지어 Stanley Stimer 소방관 [13]보일러를 위해 수관을 교체했다.

설계의 다양성

D형 보일러

'D-type'은 가장 일반적인 유형의 중소형 보일러로, 개략도에 표시된 것과 유사합니다.이것은 고정 및 해양 용도로 모두 사용됩니다.이는 여러 증기 발생 튜브를 통해 작은 물 드럼(예: "머드 드럼")에 수직으로 연결된 대형 증기 드럼으로 구성됩니다.이러한 드럼과 튜브는 오일 연소 버너뿐만 아니라 수벽으로 둘러싸여 있습니다. 수벽 사이에 가스가 흐르지 않도록 서로 가까이 간격을 두고 추가로 물이 채워진 튜브입니다.이러한 수벽 튜브는 증기 드럼과 물 드럼 모두에 연결되어 예열기와 다운코머의 조합으로 작동할 뿐만 아니라 보일러 쉘에 대한 열 손실을 줄입니다.

M형 보일러

M형 보일러는 수백 척의 플레처급 구축함을 포함한 많은 제2차 세계대전 군함에 사용되었다.3세트의 튜브가 M자 모양을 이루며, 더 나은 과열 온도 제어를 가능하게 하는 별도의 연소식 과열기를 만듭니다.M형은 D형 보일러에 표시된 머드 드럼 외에 수직관 및 다운코머 2열의 하부에 워터스크린 헤더와 워터월 헤더를 가진다.

저함수량

저수분 보일러는 버너에서 직접 충돌하는 수관으로 연결된 하부 및 상부 헤더를 가지고 있습니다.증기를 발생시키고 부하 변화에 빠르게 반응할 수 있는 "난로 없는" 보일러입니다.

밥콕 & 윌콕스 보일러

밥콕 & 윌콕스 보일러

미국 Babcock & Wilcox사가 설계한 이 타입은 드럼의 바닥에서 경사 수관을 공급하는 헤더로 급수를 끌어당기는 단일 드럼을 가지고 있습니다.수관은 드럼의 윗부분으로 증기를 공급한다.용해로는 튜브와 드럼 아래에 있습니다.

이런 종류의 보일러는 영국 해군의 리앤더급 프리깃함과 미국 해군 뉴올리언스급 순양함에 사용되었다.

스털링 보일러

주요 기사:스털링 보일러

스털링 보일러는 수증기와 물 드럼통 사이를 지그재그로 움직이는 거의 수직, 거의 직선의 수관을 가지고 있습니다.보통 "4 드럼" 레이아웃에는 3개의 튜브 뱅크가 있지만, 일부 응용 프로그램에서는 드럼과 뱅크의 수가 서로 다르게 설계된 변형을 사용합니다.

넓은 격자 면적으로 인해 다양한 연료를 연소할 수 있는 능력이 향상되기는 하지만, 크기가 크기 때문에 주로 고정식 보일러로 사용됩니다.원래는 발전소에서 석탄을 연소시켰지만, 가연성 폐기물을 생산하고 공정 증기를 필요로 하는 산업에서도 널리 보급되었습니다.제지 공장은 폐수피를 태울 수 있고 설탕 정제 공장은 폐수피를 태울 수 있다.그것은 수평 드럼식 보일러입니다.

야로

주요 기사 : 야로보일러
Yarrow 보일러의 엔드뷰

당시 포플러에 본사를 둔 야로 조선 회사의 이름을 딴 이 타입의 3드럼 보일러는 3개의 드럼통을 수관으로 연결한 델타 형태로 가지고 있다.드럼통은 직선으로 된 수관으로 연결되어 있어 튜브 청소가 용이합니다.그러나 이는 튜브가 다양한 각도로 드럼에 진입한다는 것을 의미하며, 이음매는 더 까다롭습니다.화기 밖에서는 각 드럼 사이에 있는 한 쌍의 냉각 파이프가 다운커머 [14]역할을 합니다.

세 개의 드럼통 때문에 야로우 보일러는 더 큰 수량을 가지고 있다.따라서, 이 유형은 일반적으로 오래된 해양 보일러에 사용됩니다.콤팩트한 크기 때문에 제2차 세계대전 중에는 수송 가능한 발전 유닛에서 사용하기에 매력적이었다.수송할 수 있도록 보일러와 보조 장비(연료 난방, 펌프 장치, 팬 등), 터빈 및 응축기를 철도로 수송하는 왜건에 장착했습니다.

화이트 포스터

White-Forster 타입은 Yarrow 타입과 비슷하지만 튜브가 서서히 구부러집니다.이렇게 하면 드럼에 수직으로 들어갈 수 있기 때문에 믿을 수 있는 [14]봉인을 만들기가 쉬워집니다.

손니크로프트

손니크로프트 보일러의 엔드뷰

조선업체 존 I이 설계했습니다. Thornycroft & Company, Thornycroft 타입은 용해로 양쪽에 2세트의 수관이 있는 단일 증기 드럼을 특징으로 합니다.이 튜브들, 특히 중앙 세트는 날카로운 곡선을 가지고 있다.튜브를 청소하는 데 분명히 어려움이 있을 뿐만 아니라 튜브가 가열될 때 구부러지는 힘이 발생하여 튜브 플레이트에서 튜브가 느슨해지고 누출이 발생할 수 있습니다.두 개의 용광로가 있어 공통 배기로 배출되어 보일러의 베이스 테이퍼링 프로파일이 [14]넓어집니다.

강제 순환 보일러

강제순환 보일러에는 [15]튜브를 통한 물의 흐름을 가속화하기 위해 펌프가 추가된다.

기타 타입

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "Archived copy" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2016-10-11. Retrieved 2013-11-21.{{cite web}}: CS1 maint: 제목으로 아카이브된 복사(링크)
  2. ^ Marshall, Chapman Frederick (16 December 2014). A History of Railway Locomotives down to the End of the Year 1831. BoD – Books on Demand. ISBN 9783845712871 – via Google Books.
  3. ^ "Boiler Efficiency: Water Tube Boilers". Archived from the original on 2016-03-09. Retrieved 2014-06-15.
  4. ^ "eCRMS" (PDF). Docketpublic.energy.ca.gov. Retrieved 2018-09-24.
  5. ^ "High Pressure Steam Locomotive Technology". Loco Locomotive gallery. Archived from the original on 2018-07-22. Retrieved 2010-09-14.
  6. ^ "The Jawn Henry". Trains Magazine. Retrieved 2008-10-28.
  7. ^ "LNER 10000 High Pressure Locomotive". Loco Locomotive gallery D&H 1402 James Archibald. Archived from the original on 2018-07-22. Retrieved 2010-09-14. The Delaware and Hudson E7 class of water tube boiler locomotives consisted of three examples 1400-1402
  8. ^ "Baldwin 60000". Loco Locomotive gallery.
  9. ^ 의 "실험" 장을 참조하십시오.
  10. ^ "Brotan". Loco Locomotive gallery. Archived from the original on 2018-07-22. Retrieved 2010-09-14.
  11. ^ "Brotan".
  12. ^ Kelly, Maurice A. (1975). The Undertype Steam Road Waggon. Cambridge: Goose and Son. ISBN 0-900404-16-7.
  13. ^ Harris, Karl N. (1 June 1967). Model Boilers and Boilermaking (New ed.). Kings Langley: Model & Allied Publications. ISBN 978-0852423776. OCLC 821813643. OL 8281488M.
  14. ^ a b c Stokers' Manual (PDF) (1912 ed.). London: His Majesty's Stationery Office via Eyre & Spottiswoode. 1912 [1901]. ASIN B00IZEYVAS. OCLC 222437497. OL 18715300M. Archived (PDF) from the original on 15 March 2021. Retrieved 28 June 2021 – via Friends of the Cerberus.
  15. ^ Newest on Process Equipments (2012-11-25). "Boilers circulation systems: natural circulation and forced circulation". Enggcyclopedia. Retrieved 2013-09-30.

외부 링크

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