• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회B
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• pp.3053-3058
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• 2008

We develop a heat exchanger modules for a multi-burner boiler. The heat exchanger module is kind of a heat recovery steam generator (HRSG). This heat recovery system has 4 heat exchanger modules. The 1st module consists of 27 bare tubes due to high temperature exhaust gas and the others consist of 27 finned tubes. The maximum steam pressure of each module is 1 MPa and tested steam pressure is 0.7 MPa. In order to test these heat exchanger modules, we make a 0.5t/h flue tube boiler (LNG, $40\;Nm^3/h$). We tested the heat exchanger module with changing the position of each heat exchanger module. We measured the inlet and outlet temperature of each heat exchanger module and calculated the heat exchange rate. The results show that if module C is placed at second stage (the 1st stage is always module O, bare tube module), there is no need to attach an additional heat exchanger module. In this case the exit temperature of module C is low enough to enter an economizer which is more effective in heat recovery than a heat exchanger module.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2001년도 하계학술대회 논문집 D
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• pp.2163-2165
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• 2001

화력 발전소 드럼수위의 제어는 보일러 시스템의 효율적인 운용을 위해 중요한 위치를 차지하고 있다. 드럼수위의 제어 목적은 드럼수위를 외란에 관계없이 항상 설정치로 유지하는 것이다. 정상 운전중에는 드럼의 중앙이하 부분에는 물이 차 있고, 상부에는 증기가 차 있으나 만일 수위가 너무 높아지면 carry over 현상이 발생하며 반대로 너무 낮으면 드럼 하부의 과열 및 튜브의 손상을 초래하여 대사고를 유발하게 되므로 드럼수위는 항상 정상으로 유지해야 한다. 드럼수위 제어루프는 처음에는 드림수위만을 제어입력으로 취하는 PI 제어기에 의해 이루어지다가, 주증기량이 일정량 이상 유지되면 드럼수위가 일정한 설정치를 유지하도록 급수량, 드럼수위, 주증기량에 의한 PI-PI 캐스케이드 형태의 제어로 절환되어 제어가 이루어진다. 또한 드럼 수위는 차압검출기에 의해서 측정되어지는데, 드럼의 압력에 따라 물과 증기의 밀도가 변하기 때문에 차압검출기에 의한 드럼수위 지시치는 드럼압력에 의한 보상도 요구되어진다. 본 논문에서는 중용량 화력발전소를 대상으로 드럼수위 보상과 드럼수위 제어기를 구현하고, 적용하여 실제 발전출력 증발시의 드럼수위 제어결과를 보임으로서 구현한 드럼수위 제어기의 효용성을 보인다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.62-62
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• 2009

석탄화력발전소의 CO2배출량 감소와 고효율, 대용량화로 인해 초초임계압(USC:Ultra Super Critical) 화력발전소의 건설이 증가하고 있다. USC 발전소는 효율향상을 위한 증기온도와 압력의 상승 때문에 보일러 고온고압부에 기존의 소재에 비해 고온강도와 내산화성의 재료물성이 향상된 신소재 적용이 불가피하다. 특히 사용된 신소재 중에서 보일러 본체를 구성하는 수냉벽관(Water wall), 과열기와, 재열기용 튜브 및 후육부인 헤더와 배관재로 기존의 2.25Cr-1Mo강을 개량한 2.25Cr-1.6W계 내열강이 적용되고 있다. 2.25Cr-1.6W강은 SMI와 MHI가 공동개발한 소재로 1995년 튜브제품이, 1999년에 단조, 파이프재, 플레이트제품이 ASME code case로 등재되었고, 2009년 ASME code case 2199-4로 개정되어 사용 중이다. 이 소재는 2.25Cr-1Mo강에 고온강도 개선을 위해 석출강화효과가 있는 V과 Nb을 첨가하였고, 탄화물의 열적안정성과 고용강화효과 증대를 위해 W을 첨가하였다. 그리고 제작성과 용접성 및 재료의 인성 향상을 위해 B첨가와 C함량을 낮추었다. 합금성분의 첨가와 조정에 의해 고온강도는 개선되었지만, 보일러 설치 및 보수를 위한 용접과정에서 용접금속과 CGHAZ(Coarse Grain HAZ)에서 용접균열이 발생하였다. 대부분의 용접균열은 용접결함이나 고온 혹은 저온균열이 아닌 2.25Cr-1.6W계강의 강도 개선을 위해 첨가한 V과 Nb이 용접후열처리 도중 입내에 MX형태의 미세석출로 입내를 강화시킴으로서 발생한 재열균열 민감성 증대에 기인된 것으로 판단된다. 이에 본 연구에서 용접 및 후열처리 과정에서 용접금속과 HAZ에서 발생하는 용접금속의 응력분포를 전산해석을 통해 확인하고 실제 후육파이프 용접부에서 잔류응력을 측정해 비교하였다. 용접부 응력분포는 SYSWELD 프로그램을 사용해 해석을 수행하였고, 발전소 실배관재의 용접부 응력측정은 수평부 측정이 용이하도록 지그를 부착한 Potable 잔류응력측정기를 사용해 Hole Drilling Method(HDM)를 적용하여 잔류응력을 측정하였다. 해석 결과 CGHAZ부위의 잔류응력이 용접금속과 기타 부위에 비해 높은 응력분포를 나타냈으며, 이는 CGHAZ와 용접용융선 부근에서 균열이 발생하는 실제값과 일치하는 결과를 보였다. 실제 배관재 용접부에서 측정한 잔류응력값은 항복응력의 약 50% 이하 응력값을 나타냈다. 배관 구조에 기인한 시스템응력의 영향을 제거하기 위해 배관재 용접부를 중심으로 양끝단을 절단 후 용접부에서 측정한 응력은 항복응력 대비 25%수준의 낮은값을 보였다. 그러나 배관재가 장기간 고온환경에 노출되었고 용접금속 내부의 균열이 발생한 상태에서 측정하였기 때문에 용접잔류응력은 상당부분 해소되어 상대적으로 낮은 응력값이 얻어진 것으로 판단된다.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2008년도 하계학술발표대회 논문집
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• pp.1025-1030
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• 2008

We develop heat exchanger modules for a multi-burner boiler. The heat exchanger module is kind of a heat recovery steam generator (HRSG). This heat recovery system has 4 heat exchanger modules. The 1st module consists of 27 bare tubes due to high temperature exhaust gas and the others consist of 27 finned tubes. The maximum steam pressure of each module is 10 bar and tested steam pressure is 4 bar. In order to test these heat exchanger modules, we make a 0.5t/h flue tube boiler (LNG, $40\;Nm^3/h$). The test results of 100% boiler load show that heat transfer rate of 1st module is 49.7 Mcal/h which is 34% of total heat transfer rate and that of 2nd module is 82.6 Mcal/h which is 57% of total heat transfer rate. The reason of higher the heat transfer rate of 2nd module than that of 1st module is that the 2nd heat exchanger module has finned tubes instead of bare tube. The boiler load 50% results show that only 2 heat exchanger modules are needed to extract the heat from the flue gas to water. From this result, it is very important of optimum design of the first finned tube among all water tubes.

• 설비공학논문집
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• 제20권6호
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• pp.416-426
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• 2008

The boiler tube failure often experienced in the superheater of a utility boiler can seriously affect the economic and safe operation of the power plant. It has been known that this failure is mainly caused by the thermal load deviation in the superheater tube system, and deeply intensified by the non-uniform distribution of steam flow rates. The nonuniform steam flow is distinctively prominent at low power load rather than at full power load. In this paper, we analyze the steam flow distribution in the superheater tube system by using one dimensional flow network model. At 30% power load, the deviation of steam flow rate is predicted to be within 0.8% of the averaged flow rate. This deviation can be reduced to 0.1% and 0.07% by assuming two cases, that is, the removal of 13th tube at each tube rows and the installation of intermediate header, respectively. The assumed two cases would be effective for the uniform steam flow distribution across 85 superheater tube rows.