KR100264480B1 - Heating, cooling method and apparatus by superheated steam liquidizing with purifing function - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 폐수 및 하수 재활용 시스템에 관한 것으로서, 특히 공장이나 일반가정으로부터 배출되는 폐수 또는 하수를 정수하고, 이 정수과정에서 발생되는 고온의 수증기를 생활 에너지로 이용하는 종합 정수 및 열관리 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to wastewater and sewage recycling systems, and more particularly, to a comprehensive water purification and thermal management system that uses waste water or sewage discharged from a factory or a general household to purify water and uses high temperature steam generated in this water purification process as living energy.
또한, 본 발명은 폐, 하수의 정수과정에서 발생되는 수증기를 이용한 발전설비를 구동하는 에너지 재활용 시스템에 관한 것이다.In addition, the present invention relates to an energy recycling system for driving a power plant using water vapor generated in the waste water and sewage treatment process.
공장이나 일반가정에서 배출되는 공업폐수나 생활하수의 처리 문제가 환경문제의 관심이 증대되면서 사회문제화되고 있다. 현재까지는 이러한 폐수나 하수를 정화하는 차원에서 폐, 하수 문제가 다루어 지고 있으며 이에 대한 적절한 재활용에 대한 연구는 미흡한 실정에 있다.The treatment of industrial wastewater and domestic sewage discharged from factories and general households is becoming a social problem as the interest in environmental problems increases. Until now, waste and sewage problems have been dealt with in order to purify such waste water or sewage, and research on proper recycling of them has been insufficient.
따라서, 본 발명자들은 이러한 하수와 폐수를 수증기로 증발하고, 이 수증기를 이용하여 냉, 난방장치를 구동하는 문제에 관심을 갖게 되었다.Therefore, the present inventors have become interested in the problem of evaporating such sewage and wastewater with water vapor and driving the cooling and heating apparatus using this water vapor.
하지만, 수증기나 온수를 열원으로 하는 기존의 난방장치나 흡수식 냉방기 등은 구조적 특성이나 기능상의 문제점 때문에 폐수나 하수 등을 사용할 수 없다. 오히려 미네랄조차도 제거된 초 순수물을 사용해야만 효율과 성능이 보장되는 것이 현실이다.However, conventional heating devices or absorption air conditioners using steam or hot water as heat sources cannot use waste water or sewage due to structural characteristics or functional problems. On the contrary, it is a reality that efficiency and performance are ensured only by using ultra pure water which has been removed even minerals.
특히 . 폐수 또는 하수의 경우 악취의 원인이 되는 냄새성분과 물속에 용해되어 있는 유, 무기질 오염물질(BOD, COD의 원인물질)이 하, 폐수와 함께 증발될 때 동반 증발하여 수증기에 포함되어 있다가 수증기가 액화될 때 함께 액화되어 응축수의 수질을 오염시키기 때문에 반드시 약품을 써서 제거해야만 하는 단점이 있고, 이 경우 고가의 약품 비용이 드는 비경제적 문제와 아울러 약품 사용에 따른 2차 공해유발의 단점이 있다는 사실을 발견하였다.Especially . In the case of waste water or sewage, odors that cause odors and oil and inorganic pollutants (BOD, COD) dissolved in water are evaporated together when they evaporate with the waste water, and are included in water vapor. Is liquefied together when it is liquefied and contaminates the water quality of condensate, so it must be removed by using chemicals.In this case, there is a disadvantage of secondary pollution caused by the use of chemicals as well as an uneconomical problem of expensive chemicals. I found the facts.
본 발명은 상기와 같은 기술적 요청에 따라 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 하수와 폐수에 포함되어 있는 악취를 유발하는 냄새성분과 유, 무기질의 오염물질(BOD, COD 원인물질)을 열에 의하여 고온으로 열분해하고, 이 열에 의해 발생되는 파열증기의 응축잠열을 이용하여 냉, 난방 시스템의 열원으로 사용할 수 있는 다목적 기능의 종합 열관리 시스템을 제공함에 있다.The present invention has been made in accordance with the technical request as described above, the object of the present invention is to heat the odor component and oil, inorganic contaminants (BOD, COD causative agent) causing the odor contained in sewage and waste water by heat The present invention provides a multipurpose thermal management system that can be used as a heat source for cooling and heating systems by pyrolyzing and using latent heat of condensation steam generated by this heat.
또한, 본 발명의 다른 목적은 폐, 하수의 증발 잠열을 이용하여 전기를 생산하는 발전설비를 구동하는 에너지 재활용 시스템을 제공함에 있다.In addition, another object of the present invention is to provide an energy recycling system for driving a power generation facility for producing electricity by using the latent heat of evaporation of waste, sewage.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태는 수요처(21)로부터 배출되는 폐수와 하수를 집수하고, 이 집수된 폐, 하수를 물리적으로 여과하기 위한 폐, 하수 여과부(1, 2)와; 상기 폐, 하수 여과로부터 공급되는 여과된 폐, 하수를 증발시켜 포화수증기를 생성하는 포화수증기 생성부(3, 4, 10)와; 상기 포화수증기 생성부로부터 공급되는 포화수증기를 약 400℃ 내지 800℃ 정도의 고온으로 가열하여 포화수증기내에 포함되어 있는 냄새성분과 유, 무기 오염물질을 열분해시키는 열분해부(5, 6)와; 이렇게 냄새성분과 오염물질이 제거된 정화된 수증기를 응축시키고, 이 응축과정에서 발생하는 응축잠열을 수요처의 냉, 난방 장치를 구동하는 에너지로 이용하기 위한 에너지 재활용부(8)와; 상기 에너지 재활용부에서 응축잠열을 빼앗겨 응축된 정화수를 모으고, 이렇게 집수된 정화수를 수요처의 음용수로 재공급하기 위한 정수부(7, 9)를 포함하는 정수능력을 가진 열관리 시스템을 청구하는 것이다.One aspect of the present invention for achieving the above object is to collect the waste water and sewage discharged from the
또한, 본 발명의 열관리 시스템은 상기 열분해부(5, 6)와 에너지 재활용부(8) 사이에 설치되고, 상기 폐, 하수 여과부(1, 2)에서 공급되는 폐, 하수를 이용하여 상기 열분해부(5, 6)에 의해 정화된 고온의 수증기를 응축시켜 정수부(7, 9)로 공급하는 열교환 응축부(3A, 4A)와, 상기 열교환 응축부(3A, 4A)로부터 공급되는 증발된 폐, 하수를 2차로 열분해시켜 정화된 수증기를 생성하고, 이 생성된 수증기를 상기 냉, 난방 시스템(8)에 제공하기 위한 또 하나의 열분해부(5A, 6′)를 부가적으로 포함한다.In addition, the thermal management system of the present invention is installed between the thermal decomposition unit (5, 6) and the
또한, 상기 포화수증기 생성부(3, 4, 10)는 여과부(2)로부터 공급되는 폐수와 하수를 증발하기 전에 폐수와 하수를 일정한 온도로 예열하기 위한 폐열회수장치(WHR)를 부가적으로 포함하고; 상기 에너지 재활용부(8)는 상기 열분해부(5, 6)로부터 공급되는 고온의 정화된 수증기의 열원을 이용하여 전기에너지를 생성하는 열병합 발전시스템(PGS)을 부가적으로 포함한다.In addition, the saturated steam generating unit (3, 4, 10) is additionally a waste heat recovery device (WHR) for preheating the waste water and sewage to a constant temperature before evaporating the waste water and sewage supplied from the filtration unit (2) Including; The
본 발명의 다른 일 양태는 수요처(21)로부터 배출되는 폐수와 하수를 집수하고, 이 집수된 폐, 하수를 물리적으로 여과하는 폐, 하수의 집수 및 여과단계와; 상기 폐, 하수 여과단계에서 여과된 폐, 하수를 증발시켜 약 100℃ 내지 약 300℃ 정도의 포화수증기를 생성하는 포화수증기 생성단계와; 상기 포화수증기 생성단계에서 생성된 포화수증기를 약 400℃ 내지 약 800℃ 정도의 고온으로 가열하여 포화수증기내에 포함되어 있는 냄새성분과 유, 무기 오염물질을 열분해시키는 열분해단계와; 이렇게 냄새성분과 오염물질이 제거된 정화된 수증기를 응축시키고, 이 응측과정에서 발생하는 응축잠열을 이용하여 수요처의 냉, 난방 장치를 구동하는 에너지 재활용단계와; 상기 에너지 재활용단계에서 응축잠열을 빼앗겨 응축된 정화수를 모으고, 이렇게 집수된 정화수를 수요처의 음용수로 재공급하기 위한 정수단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수와 하수를 정수하고, 이 정수과정에서 발생하는 열원을 에너지로 이용하는 방법을 청구하는 것이다.Another aspect of the present invention is to collect the waste water and sewage discharged from the
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시에 의해 알게될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특히, 첨부된 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해서 실현될 수 있다.Other objects and advantages of the invention will be described below and will be appreciated by the practice of the invention. Furthermore, the objects and advantages of the invention can be realized in particular by the means and combinations indicated in the appended claims.
명세서내에 통합되어 있고 명세서의 일부를 구성하는 첨부도면은 발명의 현재의 바람직한 실시예를 예시하며, 상기한 일반적 설명 및 다음의 바람직한 실시예의 상세설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 할 것이다.The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate presently preferred embodiments of the invention and, together with the foregoing general description and the detailed description of the following preferred embodiments, serve to explain the principles of the invention. .
제1도는 본 발명의 일 실시예에 따른 열관리 시스템의 구성도.1 is a block diagram of a thermal management system according to an embodiment of the present invention.
제2도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열관리 시스템의 구성도.2 is a block diagram of a thermal management system according to another embodiment of the present invention.
제3도는 본 발명의 컨덴서 및 증기 열교환기의 확대 단면도.3 is an enlarged cross-sectional view of the condenser and steam heat exchanger of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 집수조 2 : 폐, 하수 여과장치1: collection tank 2: waste, sewage filter
3 : 컨덴서 3A : 제1컨덴서3:
4 : 증발관 4A : 제1증발관4:
5 : 증기 열교환기 5A : 제1증기 열교환기5:
6 : 슈퍼히터 7 : 응축수 여과장치6: super heater 7: condensate filtration unit
8 : 냉, 난방 시스템 9 : 청정수 탱크8: cold, heating system 9: clean water tank
10 : 보일러 Rl~R3: 레귤레이터10: boiler R l ~ R 3 : regulator
V1~V4: 밸브 P1~P9: 관로V 1 ~ V 4 : Valve P 1 ~ P 9 : Pipeline
Pa, Pb, Pc : 펌프 PGS : 열병합 발전시스템Pa, Pb, Pc: Pump PGS: Cogeneration System
WHR : 폐열회수장치WHR: Waste Heat Recovery Device
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흐트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.It should be noted that in the following description, only parts necessary for understanding the operation according to the present invention will be described, and descriptions of other parts will be omitted so as not to obscure the subject matter of the present invention.
먼저, 첨부도면 제1도를 참조하여 본 발명에 따른 열관리 시스템의 바람직한 일 실시예의 구성을 설명하기로 한다.First, the configuration of a preferred embodiment of the thermal management system according to the present invention will be described with reference to FIG. 1 of the accompanying drawings.
제1도에 도시된 바와같이, 본 발명의 열관리 시스템은 크게 폐, 하수 여과부(1, 2), 포화수증기 생성부(3, 10, 4), 제1열분해부(5, 6), 열교환 응축부(3A, 4A), 제2열분해부(6′, 5A), 에너지 재활용부(8) 및 정수부(7, 9)를 포함한다.As shown in Figure 1, the thermal management system of the present invention is largely divided into waste, sewage filtration unit (1, 2), saturated steam generation unit (3, 10, 4), the first pyrolysis unit (5, 6), heat
상기 폐, 하수 여과부는 수요처(공장 및 일반가정)(21)로부터 배출되는 폐수 및 하수를 모으는 집수조(1)와 이 집수조로부터 공급되는 폐, 하수의 비대입자를 필터링하는 여과장치(2)로 구성된다. 이 여과장치(2)는 폐, 하수에 포함되어 있는 고체성분과 액체성분을 거르는 역할을 수행한다.The waste and sewage filtration unit is composed of a collecting tank 1 for collecting wastewater and sewage discharged from the demand source (factory and general home) 21 and a
상기 포화수증기 생성부는 여과장치(2)를 거쳐 하수관로를 통해 공급되는 폐, 하수를 가열하여 포화수증기로 증발시키는 컨덴서(3) 및 증발관(4)과, 컨덴서(3)에 공급된 폐, 하수를 가열하기 위한 보이러(10)로 구성된다. 상기 보일러(10)의 출력단과 컨덴서(3)의 입력단 사이의 관로에는 가열증기의 압력(P1)을 일정하게 유지시키기 위한 레귤레이터(R1)가 부설되어 있다. 또한, 폐, 하수가 입수되는 컨덴서의 입력단에는 폐, 하수의 흐름을 조절하기 위한 밸브(V1)가 부설된다.The saturated steam generator is a waste (3) and evaporation tube (4) and waste, sewage supplied to the condenser (3) for heating the waste, the sewage is supplied through the sewer pipe through the filtration device (2) to evaporate into saturated steam It consists of a
보일러(10)에 의해 가열된 증기 즉, 폐, 하수와의 열교환을 위해 컨덴서(3)에 입력되는 가열증기는 약 350℃ 정도로 가열되는 것이 바람직하다. 이때, 시스템의 용도나 주변환경에 따라 가열증기의 온도는 유동적으로 바뀔수 있음은 물론이다. 또한, 증발관을 통해 공급되는 포화수증기는 약 100℃ 내지 약 300℃ 정도의 온도를 가지는 것이 바람직하다.Steam heated by the
상기 제1열분해부는 증발관으로부터 공급되는 폐, 하수 수증기를 고온(약 400℃ 내지 약 800℃ 정도)으로 가열하여 이 수정기에 용해되어 있는 냄새성분과 유, 무기 오염물질(BOD, COD 원인물질)을 열분해시키는 슈퍼히터(6)와, 증발관(4)으로부터 공급되는 폐, 하수 수증기와 슈퍼히터(6)로부터 공급되는 과열수증기 사이의 열교환을 위한 열교환기(5)로 구성된다. 상기 증발관(4)과 열교환기(5) 사이의 관로에는 포화수증기의 압력(P2)을 일정하게 유지시키기 위한 레귤레이터(R2)가 부설된다.The first pyrolysis unit heats waste and sewage steam supplied from an evaporation tube to a high temperature (about 400 ° C. to about 800 ° C.) to dissolve odor components, oils, and inorganic pollutants (BOD, COD causative agents) dissolved in the crystal. And a heat exchanger (5) for heat exchange between the superheater (6) for pyrolysing the waste, the wastewater supplied from the evaporation tube (4) and the superheated steam supplied from the superheater (6). In the pipeline between the evaporator 4 and the heat exchanger 5, a regulator R2 is installed to keep the pressure P2 of the saturated steam constant.
상기 열교환 응축부는 열교환기(5)로부터 공급되는 오염물질이 제거된 수증기를 여과장치(2)로부터 공급되는 폐, 하수와 열교환시킴으로써 오염물질이 제거된 수증기를 응축하는 제1컨덴서(3A)와, 이 제1컨덴서(3A)로부터 공급되는 폐, 하수를 증발하기 위한 증발관(4A)으로 구성된다. 상기 제1컨덴서의 폐, 하수가 공급되는 입력단에는 폐, 하수의 입수를 조절하기 위한 밸브(V2)가 부설되어 있다.The heat exchange condensation unit comprises a
상기 제2열분해부는 상기 제1열분해부와 동일한 구성을 갖는다. 즉, 제2열분해부는 증발관(4A)으로부터 공급되는 폐, 하수 수증기를 고온(약 400℃ 내지 약 800℃ 정도)으로 가열하여 이 수증기에 용해되어 있는 냄새성분과 유, 무기 오염물질(BOD, COD 원인물질)을 열분해시키는 슈퍼히터(6′)와, 증발관(4A)으로부터 공급되는 폐, 하수 수증기와 슈퍼히터(6′)로부터 공급되는 과열수증기 사이의 열교환을 위한 제1열교환기(5A)로 구성된다. 상기 증발관(4A)과 열교환기(5A) 사이의 관로에는 증발 수장기의 압력(P5)을 일정하게 유지시키기 위한 레귤레이터(R3)가 부설된다.The second pyrolysis portion has the same configuration as the first pyrolysis portion. That is, the second pyrolysis unit heats the waste and sewage steam supplied from the
상기 에너지 재활용부는 상기 제2열분해부로부터 공급되는 고온의 수증기(약 150℃ 정도)의 응축잠열을 수요처(21)의 냉, 난방 열원으로 이용하기 위한 냉, 난방 시스템(8)으로 구성된다.The energy recycling unit comprises a cold and
상기 정수부는 상기 열교환 응축부의 컨덴서(3A)로부터 공급되는 정수된 응축수와, 상기 냉, 난방 시스템(8)으로부터 공급되는 응축수를 모아서 여과시키는 응축수 여과장치(7)와, 이 응축수 여과장치(7)로부터 공급되는 정화된 물(청정수)을 집수하여 수요처(21)의 용수로 공급하는 청정수 탱크(9)로 구성된다.The purified water unit is a condensate filtration device (7) for collecting and filtering the purified condensate supplied from the condenser (3A) of the heat exchange condensation unit, and the cold, heating system (8), and the condensate filtration device (7) It consists of the clean water tank 9 which collects the purified water (clean water) supplied from and supplies it to the water of the
상기 응축수 여과장치는 필요에 따라 응축수 폐열회수장치와 미네랄 공급기(Mineral Feeder) 등의 음용수 장치(Drinking water processor)가 포함될 수 있다.The condensate filtration device may include a drinking water processor such as a condensate waste heat recovery device and a mineral feeder as necessary.
또한, 상기 집수조(1)와 여과장치(2) 사이 및 청정수 탱크(9)와 수요처(21) 사이의 관로(12)에는 각기 펌프(Pa, Pb)가 설치된다.In addition, pumps Pa and Pb are respectively installed in the
또한, 상기 컨덴서(3), 제1컨덴서(3A), 열교환기(5), 제1열교환기(5A)는 첨부된 제3도와 같은 구성을 갖는 쉘 & 튜브 타입의 공지의 열교환장치이다. 이 열교환 장치에는 각기 제3도와 같은 구성의 복수의 열교환 튜브(31, 31A, 51, 51A)를 갖는다.The capacitor 3, the
이하에서는 상술한 구성의 열관리 시스템에 대한 시스템 작동상태를 상세히 설명한다.Hereinafter, a system operation state of the thermal management system having the above-described configuration will be described in detail.
공장이나 일반가정과 같은 수요처(21)에서 공급되는 폐수 또는 생활하수는 폐, 하수관로(13)를 통해 집수조(1)에 모인다. 집수조(1)에 모인 폐, 하수는 펌프(Pa)에 의해 펌핑되어 컨덴서(3), 제1컨덴서(3A)에 각기 공급된다. 이때, 컨덴서(3) 및 제1컨덴서(3A)로 공급되는 폐. 하수는 여과장치(2)를 거쳐서 비대물질들이 여과된 여과수이다.Waste water or domestic sewage supplied from a
상기 여과된 폐, 하수는 밸브(V1, V2)의 개폐에 의해 컨덴서(3) 및 제1컨덴서(3A)에 일정수위로 채워진다.The filtered waste and sewage are filled in the condenser 3 and the
상기 컨덴서(3)에 폐, 하수가 일정 수위로 채워지면 보일러(10)가 가동되어 약 350℃ 정도의 증기를 생성하고, 이 생성된 증기는 레귤레이터(R1)에 설정된 일정한 증기압(P1)으로 상승된 후 컨덴서(3)이 열교환 튜브(31)에 공급된다. 컨덴서(3)의 열교환 튜브(31)에 공급된 가열 증기는 컨덴서(3)의 입력단으로 공급되는 폐, 하수와 열을 교환함으로써 응축되고, 이 응축수는 다시 보일러(10)로 입수된다. 보일러(10)의 가열증기로부터 열을 빼앗아 증발된 폐, 하수는 제1도에 도시된 화살표와 같이 컨덴서(3)의 하단에서 상단으로 상승하여 증발관(4)으로 공급된다.When the condenser 3 is filled with waste and sewage with a constant water level, the
증발관(4)에 공급된 가열증기는 약 100℃ 내지 약 300℃ 정도로 자연 냉각된 후 레귤레이터(R2)에 의해 일정압(P2)으로 상승된 열교환기(5)의 열교환 튜브(51)로 공급된다.The heated steam supplied to the evaporation tube 4 is naturally cooled to about 100 ° C. to about 300 ° C., and then is supplied to the
열교환기(5)의 열교환 튜브(51)에 공급되는 포화수증기(약 100℃ 내지 약 300℃)는 슈퍼히터(6)로부터 공급되는 파열증기(약 400℃ 내지 약 800℃ 정도)와 열교환을 통해 예열(약 300℃ 내지 약 450℃)된 후 슈퍼히터(6)에 공급된다.Saturated water vapor (about 100 ° C. to about 300 ° C.) supplied to the
슈퍼히터(6)에 예열 증기가 공급되면 슈퍼히터(6)는 매우 높은 고온(약 400℃ 내지 약 800℃ 정도)으로 이 증기를 가열함으로써 증기에 용해되어 있는 악취를 유발하는 냄새성분과 유, 무기 오염물질을 열분해시킨다.When the preheat steam is supplied to the super heater 6, the super heater 6 heats the steam at a very high temperature (about 400 ° C to about 800 ° C) to cause odors and oils that cause odors dissolved in the steam. Pyrolyses inorganic contaminants.
이렇게 열분해된 고온의 수증기는 다시 열교환기(5)의 하단으로 공급되어 그 상단으로부터 공급되는 포화수증기와 열교환하여 냉각(약 250℃ 정도)되고, 이 냉각된 수증기는 제1컨덴서(3A)의 열교환 튜브(31A)를 통해 공급된다.The high temperature steam decomposed in this way is supplied to the lower end of the heat exchanger 5 again, and is cooled by heat exchange with saturated steam supplied from the upper end thereof (about 250 ° C.), and the cooled water vapor is exchanged with the
열교환 튜브를 통해 공급된 수증기는 제1컨덴서(3A)에 일정한 수위로 채워진 폐, 하수와 열교환함으로써 그 잠열을 빼앗겨 응축되고, 이 응축된 정화수는 그 하단으로부터 배출되어 응축수 여과장치(7)에 공급된다.The water vapor supplied through the heat exchange tube is condensed by losing the latent heat by heat exchange with waste and sewage filled with a constant water level in the
또한, 열교환 튜브(31A)를 통해 공급된 수증기와 열교환을 통해 증발된 수증기는 제1컨덴서(3A)의 상단으로부터 배출되어 증발괸(4A)으로 보내진다. 증발관(4A)에서 공급되는 포화수증기는 레귤레이터(R3)에 의해 일정한 증기압으로 상승되고 이 포화수증기는 제1열교환기(5A)의 열교환 튜브(51A)에 공급된다.In addition, water vapor supplied through the
열교환기(5A)의 열교환 튜브(51A)에 공급되는 포화수증기(약 100℃ 내지 약 300℃)는 슈퍼히터(6′)로부터 공급되는 과열증기(약 400℃ 내지 약 800℃)와 열교환을 통해 예열(약 300℃ 내지 약 450℃)된 후 슈퍼히터(6′)에 공급된다.Saturated water vapor (about 100 ° C. to about 300 ° C.) supplied to the
슈퍼히터(6′)에 예열 증기가 공급되면 슈퍼히터(6′)는 매우 높은 고온(약 400℃ 내지 약 800℃ 정도)으로 이 증기를 가열함으로써 증기에 용해되어 있는 악취를 유발하는 냄새성분과 유, 무기 오염물질을 열분해시킨다.When preheated steam is supplied to the super heater 6 ', the super heater 6' heats the steam at a very high temperature (about 400 to about 800 degrees Celsius) and causes an odor component that causes odor dissolved in the steam. Pyrolyses oil and inorganic contaminants.
이렇게 열분해된 고온의 수증기는 다시 열교환기(5A)의 하단으로 공급되어 그 상단으로부터 공급되는 포화수증기와 열교환하여 냉각(약 150℃ 정도)되고, 이 냉각된 수증기는 냉, 난방 시스템(8)에 공급된다.The hot steam decomposed in this way is supplied to the lower end of the
냉, 난방 시스템(8)에 공급된 고온 수증기(약 150℃ 내지 약 200℃)는 그 열에너지를 수요처(21)의 냉, 난방을 위한 열원으로 공급하여 응축되고, 이 응축수는 응축수 여과장치(7)에 공급된다.The high temperature water vapor (about 150 ° C. to about 200 ° C.) supplied to the cold and
상기 제1컨덴서(3A)와 냉, 난방 시스템(8)으로부터 공급되는 정화된 응축수는 응축수 여과장치(7)를 거쳐 다시한번 여과됨으로써 인간이 음복할 수 있을 정도의 청정수로 변화된다. 이 청정수는 청정수 탱크(9)에 집수된후, 펌프(Pb)에 의해 상수관로(12)를 거쳐 다시 수요처(21)로 공급된다.The purified condensed water supplied from the
상술한 제1도의 열관리 시스템은 정수 기능에 초점을 맞춘 다단계 증발법을 적용한 것으로서 필요한 경우 높은 압력으로부터 출발하여 낮은 압력의 증발조건에 이르기까지 5-7 단계의 다단계 증발 시스템을 구성할 경우 증발에 소요되는 열량을 최소화할 수 있다.The above-described heat management system of FIG. 1 is a multi-stage evaporation method focused on water purification function. If necessary, evaporation is necessary when constructing a multi-stage evaporation system of 5-7 stages starting from high pressure to low pressure evaporation conditions. The amount of heat to be minimized can be minimized.
첨부도면 제2도에 도시된 열관리 시스템은 복합 열관리 측면에 초점을 맞춘 것으로 상기한 제1도의 열관리 시스템과 동일한 구성 및 작용을 갖는다.The thermal management system shown in FIG. 2 is focused on the complex thermal management aspects and has the same configuration and operation as the thermal management system of FIG.
다만, 제2도의 열관리 시스템은 제1도의 시스템 구성중 열교환 응축부를 제거하고, 두 개의 열분해부중 하나만을 선택하여 폐, 하수의 정수기능 보다는 에너지의 재활용 측면을 강조한 것이다.However, the heat management system of FIG. 2 removes the heat exchange condensation part of the system configuration of FIG. 1, and selects only one of the two pyrolysis parts to emphasize energy recycling rather than wastewater and sewage water purification functions.
즉, 제2도의 열관리 시스템은 폐, 하수의 여과부(1, 2), 포화수증기 생성부(3, 4, WHR, 10), 열분해부(6), 에너지 재활용부(PGS, 8) 및 정수부(7, 9)로만 이루어진다.That is, the heat management system of FIG. 2 includes waste and
또한, 상기 폐, 하수 여과부(1, 2)와 정수부(7, 9)의 구성은 상기 제1도의 열관리 시스템과 동일하다. 다만, 제2도의 열관리 시스템에 있어서는 제1도의 열관리 시스템과는 달리 포화수증기 생성부(3, 4, WHR, 10)내에 별도의 폐열회수장치(WHR)를 부가적으로 포함하고, 열분해부(6)가 슈퍼히터(6)로만 이루어지며, 에너지 재활용부(8, PGS)내에 열병합 발전시스템(PGS)이 부가적으로 포함되어 있는 것이 특징이다.In addition, the structure of the said waste and
상기 폐열회수장치(WHR)는 여과장치(2)를 거쳐 공급된 폐, 하수를 컨덴서(3)에 공급하기 전에 미리 예열시키기 위한 것이다. 따라서, 상대적으로 보일러(10)를 통해 공급되는 수증기의 온도가 높지 않아도 되기 때문에 에너지 소비면에서 유리하다.The waste heat recovery device (WHR) is for preheating the waste and sewage supplied through the
또한, 상기 열분해부(6)를 슈퍼히터(6)로만 구성하게 되면 정수기능은 상대적으로 떨어지지만 열분해된 고온의 수증기에 의해 열병합 발전시스템(PGS)을 직접 구동시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, if the pyrolysis unit 6 is composed only of the super heater 6, the water purification function is relatively inferior, but there is an advantage of directly driving the cogeneration system (PGS) by pyrolysis of high temperature steam.
상기 열병합 발전시스템(PGS)은 고온의 수증기를 이용하여 전기를 발생시키는 장치이다.The cogeneration system (PGS) is a device for generating electricity using high temperature steam.
이하에서는 제2도에 도시된 열관리 시스템에 대한 작동상태를 상세히 설명한다.Hereinafter will be described in detail the operating state for the thermal management system shown in FIG.
폐수 또는 하수를 컨덴서(3)내의 열교환 튜브(31) 속으로 집어넣어 열교환 튜브(31) 밖을 교차 통과하는 포화증기와 열교환시켜 증발한 고압의 포화증기를 슈퍼히터(6)를 거치게 하여 임의의 고온으로 과열 증기화함으로써 제1도에서 상술한 것과 동일한 방법으로 수증기 속의 증발기체 불순물(BOD. COD 원인물질)들을 제거하여 정화하고, 정화된 과열증기는 열병합 발전시스템(PGS)으로 보내어 전기를 생산케 한 다음 다시 난방 또는 냉방시스템(8)으로 보내어 증발 → 과열과정에 투입된 에너지를 회수한 후 응축된 응축수를 여과장치(7)로 보내어 공업용수 또는 상수도에 적합하도록 여과시켜 재순환(recycling)되도록 한 것으로 집수조(1)에 모인 폐수 또는 하수를 펌프(Pa)를 작동시켜 폐 하수 여과장치(7)로 압송, 여과한 다음 폐, 하수 관로(14)를 통하여 폐열회수장치(WHR)를 거쳐 컨덴서(3)와 증발관(4)의 일정수위에 도달하도록 채운다.Waste water or sewage is put into the
그리고, 보일러(10)를 가동하여 생산된 일정압의 포화증기를 포화증기 관로(P1)를 통하여 컨덴서(3)로 공급, 컨덴서(3)내에 열교환 튜브(31) 밖을 하향 통과시켜 컨덴서(3)내 열교환 튜브(31)속에 채워진 폐수 또는 하수와 열교환되게 하여 응축시킴으로써 기화잠열을 내어놓게 하고, 응축된 응축수는 응측수 관로(Po)를 거쳐 폐열회수장치(WHR)내 열교환 튜브(61)밖을 거치게 함으로써 열교환 튜브(61)속을 지나는 폐수 또는 하수와 열 교환하여 응축수 폐열을 회수한 후 보일러수 탱크(10A)를 거쳐 펌프(Pc)로 다시 보일러에 충수되게 하며, 응측수 폐열회수장치(WHR)를 거치는 동안 응축수 폐열을 회수하여 어느 정도 예열되어 컨덴서(3)로 공급되는 폐수 또는 하수는 포화증기 관로(P1)를 통하여 보일러로부터 공급받는 일정압의 포화증기와 열교환, 가열되어 증발하며, 미리 설정한 압력에 도달한 후 개방되는 밸브(V3)의 개방으로 포화증기 관로(P2)를 거쳐 슈퍼히터(6)를 지나는 동안 일정온도의 고온으로 가열되어 과열증기로 변화하면서 폐수 또는 하수에 녹아 있다가 증발하여 수증기에 포함된 냄새성분 및 유, 무기질 증발기체 불순물들을 열분해 시켜 제거한 후 과열증기 관로(P3)를 거쳐 열병합 발전시스템(GPS)으로 보내어 전기를 생산케 한 다음 다시 냉, 난방 시스템(8)에서 열교환, 응측시켜 냉난방 기능을 수행케 한 후 응축수 여과장치(7)로 보내어 공업용수 또는 음용수에 적합하도록 여과하여 청정수 탱크(9)로 저장되었다가 펌프(Pb)에 의해 공업용수 또는 상수로 재사용되게 하는 과열증기 액화방식의 다목적 열관리 시스템인 것이다.Then, the saturated steam produced by operating the
추가의 이점 및 변형이 이 분야의 지식을 가진자에게는 용이하게 알 수 있을 것이다. 따라서, 광범한 양태에 있어서, 본 발명은 본 명세서에 표시, 설명된 특정상세 및 대표적 장치에 한정되지 않는다.Additional advantages and modifications will be readily apparent to those skilled in the art. Thus, in a broad aspect, the invention is not limited to the specific details and representative apparatus shown and described herein.
따라서, 여러 변형이 첨부된 특허청구범위 및 그 대등물에 의해 정의된 전반적 발명 개념의 정신 또는 범위에서 벗어나지 않고도 가능할 것이다.Accordingly, various modifications may be made without departing from the spirit or scope of the general inventive concept as defined by the appended claims and their equivalents.
상술한 실시예에 본 발명이 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and variations are made by those skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the spirit and scope of the appended claims. Of course it is possible.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 대단위 폐수처리장이나 하수종말처리장의 경우 지역 냉, 난방 및 열병함 발전시스템과 연계시켜 사용함으로써 지역 냉, 난방과 열병합 발전에 소요되는 열량만큼의 공업용수 또는 상수도를 부산물로 생산할 수 있는 효과가 있고, 과열증기 액화방법의 냉, 난방 시스템이나 종합 열관리시스템의 경우 폐수 또는 하수를 공업용수 또는 상수로 재생산하여 재사용(recycling)함으로써 공업용수 또는 상수도 수요를 90%이상 절감할 수 있으며 폐수 또는 하수의 무방류를 실현하여 수질환경의 획기적 개선은 물론 정부나 지방자치단체가 부담해야 하는 수자원 개발 예산과 수질환경관련 예산(연간 5조원 이상)을 절감시켜 주는 일석삼조의 효과도 기대할 수 있다.As described above, according to the present invention, in the case of a large-scale wastewater treatment plant or a sewage treatment plant, the present invention is used in conjunction with a regional cooling, heating, and cogeneration power generation system to produce industrial water or tap water by the amount of heat required for regional cooling, heating, and cogeneration. It is effective to produce high temperature, and in case of cooling, heating system or integrated thermal management system of superheated steam liquefaction method, waste water or sewage is recycled by industrial water or water and recycled to reduce demand of industrial water or water by more than 90%. In addition, it is expected to achieve the drastic improvement of the water environment by realizing no discharge of wastewater or sewage, as well as the effect of one-three-three trillion, which reduces water resource development budget and water environment related budget (more than 5 trillion won per year) that the government or local government must bear. Can be.
Claims (4)
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KR1019970006607A KR100264480B1 (en) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | Heating, cooling method and apparatus by superheated steam liquidizing with purifing function |
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KR970028165A KR970028165A (en) | 1997-06-24 |
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Family Applications (1)
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1997
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