KR100314112B1

KR100314112B1 - 축열연소기의배기가스폐열회수장치

Info

Publication number: KR100314112B1
Application number: KR1019980016607A
Authority: KR
Inventors: 홍영기
Original assignee: 홍영기; 주식회사 영엔지니어링
Priority date: 1998-05-09
Filing date: 1998-05-09
Publication date: 2001-12-31
Also published as: JP3217029B2; JPH11325443A; KR19980064868A

Abstract

본 발명은 휘발성 유기화합물(VOC)을 포함한 유해한 가스를 정화시켜주는 축열연소장치(RTO)를 사용할 경우 정화된 배기가스의 온도가 낮아 폐열회수가 용이치않은 점을 고려하여 개발된 축열연소기의 배기가스 폐열회수장치에 관한 것이다.

[색인어]

축열연소기, 유해물질연소설비, 유기화합물, 폐열회수, 정화

Description

축열연소기의 배기가스 폐열회수장치

본 발명은 휘발성 유기화합물(VOC)을 포함한 유해한 가스를 정화시켜 주는 대기 유해물질연소기인 축열연소장치(RTO)에서 배출되는 정화된 배기가스의 폐열회수장치에 관한 것으로, 특히, 고온의 폐열을 상당량 회수하여 공정으로 재 사용토록하는 축열연소기의 배기가스 폐열회수장치에 관한 것이다.

일반적으로 가스상태의 대기 유해물질의 정화설비는 휘발성 유기화합물(VOC), 특정 대기 유해물질, 일반 대기 유해물질 및 대기 중의 부식성 가스 등을 정화하여 대기 중에 배출되도록 하는 것으로, 축열연소장치(RTD)의 축열열교환기(세라믹메디아)와 연소실을 통과시켜 정화 처리한 후 대기 중에 배출되도록 하는 것이다.

상기 축열연소장치(RT0)는 1970년대 미국에서 개발된 새로운 형태의 대기 유해물질 연소설비로서, 그 최대의 장점은 일반적인 직접연소식 대기 유해물질연소설비(DFI)의 문제점으로 대두되고 있는 고비용의 연료비를 대폭 개선한 저연료 소비형 설비이다.

종래의 대기 유해물질연소설비는 도 1 도시와 같이 연소실(12)을 구비하는 연소기(10)와, 열교환기(20), 스팀보일러(또는 「열매/AIR」 열교환기)(22), 배기팬(28) 및 배기구(도시없음)를 설치하여서 되는 직접연소식 대기유해물질연소설비(DFI)와, 도 2 도시와 같이 연소실(12)의 하부에 제1 및 제2세라믹메디아(14)(16)가 설치되는 연소기(10) 일 측에 폐열을 회수하기 위한 열교환기(22) 및 정화된 배기가스를 배출시키기 위한 배기팬(28) 그리고 배기구(도시없음)를 설치하여서 되는 축열연소장치(RTO)가 있었다.

그런데 상기와 같은 장치중 측열연소장치(RTO)의 연소기(1O)에서 배출되는 정화된 배기가스는 온도가 낮아 열 매체나 스팀보일러 등의 열회수장치를 사용치 못하는 문제점이 있있다.

더 구체적으로 설명하면, 제1단계의 운전시 인입되는 유해한 가스는 공급밸브(S1)를 통하여 전 단계의 과정에서 예열된 제1세라믹메디아(14)를 통과하면서 축열재의 열을 흡수 가열함과 동시에 연소실(12)로 유입되고, 이어서 연소실(12)에서 고온 산화 분해되어 정화된 가스는 제2세라믹메디아(16)의 축열재(전 단계의 과정에서 냉각되어 있음)를 통과하면서 열을 축적시킴과 동시에 배기가스는 냉각되어 개방되어진 배출밸브(E2)를 통해 배기가스 폐열회수용 일교환기(22)로 배출된다.

그러나 상기 연소기(10)에서 배출되는 배기가스의 온도가 낮아서 열교환기(22)에 의한 적정온도(250℃ 또는 그 이상)의 폐열을 얻을 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 폐열회수용 스팀보일러(또는 「열매/AIR」 열교환기)를 연소실에 직업 연결시켜 250℃ 또는 그 이상 온도의 폐열을 회수하고 동시에 배출되는 배기가스를 150℃의 낮은 온도로까지 냉각시킬 수 있도록 하는 축열연소기의 배기가스 폐열회수장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해 가스 상태의 대기 유해물질을 축열연소기의 연소실에서 정화한 후 배기팬 및 배기구를 통해 외기로 배출되게 하는 장치에 있어서, 연소실의 일 측에 상기 연소실에서 공급되는 일부 미연소된 유해한 가스 또는 정화된 가스를 재 연소시켜 주는 보조연소로와; 보조연소로를 통해 배출되는 배기가수중의 폐열을 회수하기 위해 상기 보조연소로의 배기열이 유입되도록 상기 보조연소로와 연통 되는 스팀보일러; 및 스팀보일러의 다른 일 측에 연결되어 스팀보일러에서 배출되는 저온의 열을 상기 보조연소로의 배출측으로 순환되게 하여 보조연소로에서 배출되는 고온의 열과 혼합되게 하는 순환송풍팬으로 구성되게 하는 것에 있다. 또한 상기 보조연소로는 세라믹이 충진되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기와 같이 구성되는 폐열회수장치는 보조연소로의 배출측에 열교환기를 연통되게 설치하고, 상기 열교환기의 다른 일 측에 열교환기와 연통되게 2차 열회수용 열교환기를 설치하며, 상기 2차 열회수용 열교환기의 일 측에는 대기의 공기를 2차 열회수용 열교환기를 통해 상기 열교환기로 유입되게 하는 송풍팬이 장착되게 구성할 수도 있다. 또한 상기 열교환기는 에어(AIR) 열교환기이고, 2차 열회수용 열교환기는 열매 열교환기로 구성되게 할 수도 있다.

연소실에서 배출되는 배기가스가 약 200℃이상인 경우 상기 축열연소기의 배기가스 폐열회수장치는 배기가스의 열이 상기 보조연소로와 연통되게 설치된 스팀 보일러 내부의 열과 교환되도록 상기 연소실의 배출측에 설치되어 상기 스팀보일러에 연통되는 2차 열회수용 열교환기를 더 갖는 것이 바람직하다.

도 1은 종래 직접연소장치의 구성도,

도 2는 종래 축열연소장치의 구성도,

도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 장치의 전체 구성도로써, 도 3은 순환팬이 있는 것이고, 도 4는 순환팬이 없는 것이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 연소기 110 : 연소실

112 : 제1세라믹메디아 114 : 제2세라믹메디아

120 : 보조연소로

130 : 배기가스 폐열회수용 스팀보일러(또는 「열매/AIR」 열교환기)

140 : 배기가스 2차 열회수용 열교환기

150 : 순환송풍팬 160 : 배기팬

161 : 공급팬 S1,S2 : 밸브

E1,E2 : 배출밸브

다음 본 발명의 실시 예를 도면에 의거하여 구체적으로 설명하겠다.

본 발명은 a)연소기의 세라믹메디아 - 배기팬 - 배기구로 정화된 배기가스가 배출되게 하는 것, b)연소기의 세라믹메디아를 통해 정화된 배기가스가 200℃이상일 경우 배기가스 2차열회수용 열교환기를 경유하여 배기구로 배출되게 하는 것, c)연소기 - 보조연소로 - 폐열회수용 스팀보일러(또는 「열매/AIR」 열교환기)- 배기팬을 경유하여 상기 배기가스와 혼합되어 배기구로 배출되게 하는 것, d)연소기 - 보조연소로 - 폐열회수용 스팀보일러(또는 「열매/AIR」 열교환기)- 순환송풍팬을 경유하여 폐열회수용 스팀보일러(또는 「열매/AIR」열교환기)로 재순환되게 하는 것이다.

또한 상기 연소기내로 유입되는 가스는 유해한 가스이고, 연소기내에서 배출되는 가스는 정화된 가스이며, 연소실에서 보조연소로의 내부로 유입되는 가스는 정화되거나 또는 일부 미연소된 유해한 가스이다.

도 3 및 도 4에는 본 발명에 따른 축열연소기의 배기가스 폐열회수장치가 도시되어 있는데, 이 축열연소기의 배기가스 폐열회수장치는 제1 및 제2세라믹메디아(112)(114)가 연소실(1l0)의 하부에 설치되는 연소기(100)와, 이 연소기(100)의 일측에 설치되어 배기가스의 연소효율을 높여주는 보조연소로(120)와, 배기가스 중의 폐열을 회수하는 스팀보일러(또는 「열매/AIR」 열교환기)(1차 열교환기)(130)와, 배기가스 2차열회수용 열교환기(140)와, 순환송풍팬(150) 및 배기팬(160)으로 구성되며, 각각이 상호 연락되게 연결된다.

상기에서 배기팬(160) 대신에 공급팬(161)으로 대체할 수 있으며, 이는 같은 기능을 하게 된다. 배기팬(160) 및 공급팬(161) 두 개가 동시에 설치될 수 도 있다.

그리고 상기 제1세라믹메디아(112)가 설치되는 연소실(110)의 하부에는 공급밸브(S1) 및 배출밸브(E1)가 설치되며, 상기 제2세라믹메디아(114)가 설치되는 연소실(110)의 하부에는 공급밸브(S2) 및 배출밸브(E2)가 각각 설치된다.

이렇게 구성되는 본 발명은 a)제1단계의 운전시 인입되는 유해한 가스는 공급밸브(S1)를 통해 전 단계에서 예열된 제1세라믹메디아(112)를 통과하면서 축열재의 열을 흡수 가열함과 동시에 연소실(110)내로 유입되고, b)이어서 연소실(110)내에서 고온 산화 분해되어 정화되어 제2세라믹메디아(114)의 축열재(전 단계의 과정에서 냉각되어 있음)를 통과하면서 열을 축적시키게된다.

이때 배기가스는 냉각되어 개방되어진 배출밸브(E2), 배기팬(160), 배기구(도시없음)를 통해 직접 외기로 배출된다.

c)연소실(110)에서 정화된 후 배출되는 배기가스 중 일부는 직접 외기로 배출되고, 나머지 배기가스는 보조연소로(120)를 거쳐 배출되게 된다. 도 3에 도시된 시스템에서 이와 같이 배출되는 배기가스는 상기 보조연소로(120)를 거쳐 폐열회수용 스팀보일러(130)에서 순환송풍팬(150)을 통해 다시 스팀보일러(130)로 순환하게 된다. 이때, 보조연소로(120)에서 스팀보일러(130)로 유입되는 고온의 배기가스는 상기 순환송풍팬(150)을 통해 스팀보일러(130)로 순환되는 배기가스와 혼합되어 일정온도(600℃이하)로 냉각되어 스팀보일러(130)로 유입되게 된다.

이와 같이 순환되는 배기가스의 온도에 의해 상기 스팀보일러(130)로 유입되는 열매체의 온도를 상승하게 되며, 외기로 배출되는 배기가스는 적정온도(150℃)로 냉각된다. 이때 상기 제2세라믹메디아(114)를 통과하여 냉각된 후 배출되는 배기가스의 온도가 200℃ 이상일 경우에는 배기가스 2차열회수용 열교환기(140)를 통과시켜 외기로 배출되게 할 수도 있다.

그리고, 도 4에 도시된 시스템에 있어서는 상기와 같이 보조연소로(120)에서 배출되는 배기가스는 상기 열교환기(130)를 지나 배기가스 2차 열회수용 열교환기(140)를 거쳐 배기팬(160)을 통하여 배출된다. 이때 2차 열회수용 열교환기(140)에 연결된 송풍팬(150)을 통해 대기의 공기가 상기 2차 열회수용 열교환기(140)에서 1차로 열을 흡수하고, 이에 따라 상승된 온도로 다시 상기 열교환기(130)로 유입되어 2차로 열을 흡수하여 더욱 온도가 상승되게 한다.

다시 설명하면, 연소실(110)에서 정화되어 배출되는 배기가스 중 일부는 직접 폐열회수용 스팀보일러(또는 「열매/AIR」 열교환기)(130)를 통과하게 되는데, 이때 고온의 배기가스가 직접 폐열회수용 스팀보일러(또는 「열매/AIR」 열교환기)(130)로 들어갈 경우, 고온에 의한 문제(재질 및 열 매체가 탄화)가 있어 스팀보일러(또는「열매/AIR」 열교환기(130)를 통과한 배기가스의 일부를 순환송풍팬(150)을 이용하여 재 순환시켜 온도를 낮추고 열교환 효율을 높여주게 된다. 나머지 일부는 직접 외기로 배출되는 가스에 혼합되어 배기가스를 150℃의 낮은 온도로 냉각시키는 역할을 하게 된다.

즉, 상기 스팀보일러(130)는 보일러(130) 내부에 장착되는 가열 수단의 일 측이 보조연소로(120)에 연결되고, 다른 일 측이 열교환기(140) 또는 순환송풍팬(150)에 연결되게 구성된다. 따라서, 상기 스팀보일러(130)로 유입되는 열매체(액체, 증기 또는 기체)가 가열되어 난방 또는 온풍과 같은 열매체에 의한 작용을 필요로 하는 공정(또는 장소)으로 폐열로부터 회수되는 열을 공급하게 된다.

그래서 배기가스의 폐열회수 효율을 높임과 동시에 공정에 필요한 온도까지 스팀(또는 열매/AIR) 온도를 예열하는 역할을 하며, 또한 연소실(11O)에서 배출되는 배기가스의 완전연소를 위해 일 측에 보조연소로(120)를 설치하여 연소 효율을 향상시키게 된다. 폐열회수용 스팀보일러(130)를 통과한 후 일부 배기가스는 직접 외기로 배출되는 배기가스에 혼합되어 배기가스의 온도를 150℃까지 냉각시킬 수 있다.

이때 상기 제2세라믹메이다(114)를 통과하여 냉각된 후 배출되는 배기가스의 온도가 200℃ 이상일 경우 배기가스 2차 열회수용 열교환기(140)를 통과시켜 외기로 배출되게 한다. 상기에 있어, 연소기(100)에서 나오는 폐가스를 1차 열교환기를 경유하여 배출되게 하거나 또는 1차 열교환기를 보일러로 사용할 수 있게 되는 것이다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 연소실에서 정화된 후 배출되는 배기가스 중 일부는 세라믹메디아를 통과시켜 냉각한 후 직접 외기로 배출되게 하고, 나머지 일부는 직접 폐열회수용 스팀보일러(또는 「열매/AIR」 열교환기)를 통과한 후 일부는 순환송풍팬을 통하여 상기 폐열회수용 스팀보일러(또는 「열매/AIR」 열교환기)내로 재 순환되게 하며, 나머지 일부는 직접 외기로 배출되는 배기가스에 혼합시켜 적정온도의 폐열회수 및 배출되는 배기가스를 냉각시킬 수 있는 효과가 있다.

따라서 250℃ 또는 그 이상 온도의 폐열을 회수되게 함과 동시에 150℃ 이하로 냉각된 배기가스를 배출되게 하는 것이다.

Claims

(정정)가스 상태의 대기 유해물질을 축열연소기의 연소실에서 정화한 후 배기팬 및 배기구를 통해 외기로 배출되게 하는 장치에 있어서, 상기 연소실의 일 측에 상기 연소실에서 공급되는 일부 미연소된 유해한 가스 또는 정화된 가스를 재 연소시켜 주는 보조연소로; 상기 보조연소로를 통해 배출되는 배기가스중의 폐열을 회수하기 위해 상기 보조연소로의 배기열이 유입되도록 상기 보조연소로와 연통 되는 스팀보일러; 및 상기 스팀보일러의 다른 일 측에 연결되어 스팀보일러에서 배출되는 저온의 열을 상기 보조연소로의 배출측으로 순환되게 하여 보조연소로에서 배출되는 고온의 열과 혼합되게 하는 순환송풍팬으로 구성되는 축열연소기의 배기가스 폐열회수장치.
제 1 항 있어서, 상기 보조연소로는 세라믹이 충진되는 축열연소기의 배기가스 폐열회수장치.
(정정)제 1 항에 있어서, 상기 폐열회수장치는 보조연소로의 배출측에 열교환기를 연통되게 설치하고, 상기 열교환기의 다른 일 측에 열교환기와 연통되게 2차 열회수용 열교환기를 설치하며, 상기 2차 열회수용 열교환기의 일 측에는 대기의 공기를 2차 열회수용 열교환기를 통해 상기 열교환기로 유입되게 하는 송풍팬이 장착되는 것을 특징으로 하는 축열연소기의 배기가스 폐열회수장치.
(정정)제 3 항에 있어서, 상기 열교환기는 에어(AIR) 열교환기이고, 2차 열회수용 열교환기는 열매 열교환기임을 특징으로 하는 축열연소기의 배기가스 폐열회수장치.
(삭제)
(정정)제 1 항에 있어서, 상기 연소실에서 배출되는 배기가스가 약 200℃이상인 경우 상기 축열연소기의 배기가스 폐열회수장치는 배기가스의 열이 상기 보조 연소로와 연통되게 설치된 스팀보일러 내부의 열과 교환되도록 상기 연소실의 배출측에 설치되어 상기 스팀보일러에 연통되는 2차 열회수용 열교환기를 갖는 것을 특징으로 하는 축열연소기의 배기가스 폐열회수장치.
(삭제)
(삭제)