KR100469331B1 - 축열식 연소설비의 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 장치내부에 구비된 축열재를 예열한 후, 통상의 휘발성유기화합물(VOC)가 유입되면, 상기 축열재를 통과하며 승온되고, 버너에 의해 가열된 연소실 온도인 800 ~ 1000℃에 직접연소와 상기 축열재 표면의 접촉연소에 의해 분해하여 청정공기만 대기중으로 배출하는 통상의 축열식 연소설비가 작동을 중단하면 가동되어 상기 축열재와 연소실의 온도를 낮추도록 하는 냉각장치에 관한 것으로,

상기 냉각장치는 상기 축열식 연소설비의 하측에 구비되고, 상기 축열식 연소설비의 작동전원이 OFF됨과 동시에 콘트롤러의 전기적신호에 의해 자동으로 개방되는 송풍댐퍼와, 상기 개방된 송풍댐퍼를 통하여 송풍기의 냉각공기를 상기 가열된 축열재와 연소실로 공급하도록 하는 송풍부와; 상기 송풍부에서 공급된 냉각공기의 흐름에 의한 가열공기의 배출이 용이하도록 상기 콘트롤러에 의한 전기적신호에 의한 송풍부의 작동과 동시에 개방되는 배출부를 포함하여 구성된다.

본 고안에 의하면, 송풍기에 의한 강제냉각으로 단시간내에 설비를 냉각시킴과 동시에 주변기기의 열변형을 방지한 효과가 있다.

Description

축열식 연소설비의 냉각장치{COOLING EQUIPMENT OF REGENERATIVE THERMAL OXIDER}

본 발명은 통상의 휘발성 유기화합물을 연소시켜 분해하는 축열식 연소설비에 관한 것으로, 더욱 더 상세하게는 상기 축열식 연소설비의 운전이 종료됨과 동시에 작동하여 내부에서 가열된 상태의 축열재와 연소실의 온도를 상기 설비 하측의 송풍부에서 공급되는 냉각공기에 의해 강제냉각시켜 상기 설비의 상부에 구비된 배출부로 배출하도록 하여 단시간내에 설비의 냉각이 가능하도록 하는 축열식 연소설비의 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로 통상의 휘발성 유기화합물을 연소시켜 분해하도록 하는 축열식 연소설비에 대해서는 여러가지가 사용되고 있다.

예를 들면, 도 1에 도시한 축열식 연소설비(1)(RTO:Regenerative Thermal Oxidizer)가 대표적인 것으로, 그 내용은 다음과 같다.

가)에 도시한 바와 같이, 양측으로 구분된 축열실(2) 내부에는 금속이나 세라믹등으로 이루어진 축열재(11)가 구비되고, 상기 축열재(11)의 상부에는 버너(12a)가 구비된 연소실(12)이 구비된다.

우선 휘발성 유기화합물(이하, "유해가스"라 칭한다.)이 정상적으로 연소, 분해하기 위한 온도인 800 ~ 1000℃의 조건을 조성하기 위해 1차적으로 버너(12a)가 동작하고, 상기 버너(12a)의 열기에 의해 연소실(12)과 축열재(11)가 예열된다.

상기한 바와 같이 예열이 완료되면, 유해가스가 팬(Fan)(미도시)에 의해 메인라인(1a)의 일측으로 유입되며 가)에 도시한 바와 같이 일측의 축열재(11)를 통과하며 온도가 높아진 유해가스는 연소실(12)을 거치며 연소, 분해된다.

또한, 유해가스가 분해된 청정공기는 타측의 축열재(11)에 열기를 빼앗기며 대략 70℃의 온도로 떨어지며 대기중으로 배출된다.

나)에 도시한 것은 일측에 구비된 축열재(11)의 온도가 떨어짐으로써, 유해가스의 승온효율이 떨어지는 것을 막기 위해 도시하지 않은 타이머(Timer)에 의해 개,폐되는 댐퍼(13)에 의해 유해가스의 유입경로를 바꿔 주는 것을 상기 타이머에 의해 반복하며 유해가스를 분해하는 것이다.

그러나. 상술한 축열설비는 예고없이 정전이 되면 순환되지 않는 내부의 가열 공기에 의해 설비가 폭파되는 대형사고의 위험성이 내포되는 문제가 있었다.

또한, 작업시간이 종료되어도 버너의 전원이 차단된 후, 상술한 바와 같이 800~1000℃로 가열된 연소실의 온도를 떨어뜨리기 위해 상기 팬에 의해 지속적으로 대기중의 공기를 공급하여 냉각시키는 과정에서 대략 4 ~ 5시간의 시간이 소요되어 작업자가 상주해야 하는 문제가 있었다.

또한, 상기한 바와 같은 냉각시간동안 버너를 제외한 축열식 연소설비 시스템이 계속 작동함으로써, 전기소모가 과다한 문제가 있었다.

또한, 상기한 바와 같이 뜨거운 공기가 축열재를 거쳐 배출될 때, 도시한 댐퍼등이 열변형이 발생하여 연소되지 않은 유해가스가 대기중으로 배출되는 문제가 있었다.

또한, 상기 열변형된 댐퍼는 폐기하는 일이 잦으므로써, 설비관리가 용이하지 못한 문제가 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 예고없는 정전에도 단시간내에 가열 공기를 배출하여 폭파의 대형사고를 예방하도록 하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 냉각시간을 최소화하여 불필요한 전기소모를 줄이도록 하는데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상승하려는 더운공기의 자연현상을 이용하여 설비의 하측에서 냉각공기를 공급함으로써, 주변기기, 즉, 댐퍼등이 열변형에 의해 파손되는 것을 원천적으로 방지하여 설비관리를 용이하게 하도록 하는데 있다.

도 1의 가)와 나)는 통상의 축열식 연소설비에 대해 설명하기 위해 도시한 개략도,도 2는 본 발명 냉각장치가 구비된 축열식 연소설비를 도시한 것으로서, 가)는 평면도, 나)는 정면도,도 3a는 본 발명 냉각장치중 송풍부의 구성에 대해 상세히 설명하기 위한 것으로서, 가)는 평면도, 나)는 정면도,도 3b는 송풍부의 구성중 자동으로 개방되는 냉각공기 댐퍼의 구성에 대해서 설명하기 위한 도 3a 가)의 "A"부의 상세 평면도, 나)는 정면도,도 4는 본 발명 배출부의 구성과 동작에 대해 설명하기 위한 것으로서, 가)는 평면도, 나)는 정면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10;축열식 연소설비 11;축열재

12;연소실 100;송풍부

110;송풍기 120;송풍덕트

130;송풍케이스 140;분배덕트

150;송풍댐퍼 151;밸브

152;중심축 153;댐퍼실린더

200;배출부 201;배출케이스

201a;내화벽 210;배출 댐퍼실린더

211;배출댐퍼 212;힌지브라켓

본 발명은 장치내부에 구비된 축열재를 예열한 후, 통상의 휘발성유기화합물(VOC)가 유입되면, 상기 축열재를 통과하며 승온되고, 버너에 의해 가열된 연소실 온도인 800 ~ 1000℃에 직접연소와 상기 축열재 표면의 접촉연소에 의해 분해하여 청정공기만 대기중으로 배출하는 통상의 축열식 연소설비가 작동을 중단하면 가동되어 상기 축열재와 연소실의 온도를 낮추도록 하는 냉각장치에 관한 것으로,

상기 냉각장치는 상기 축열식 연소설비의 하측에 구비되고, 상기 축열식 연소설비의 작동전원이 OFF됨과 동시에 콘트롤러의 전기적신호에 의해 자동으로 개방되는 송풍댐퍼와, 상기 개방된 송풍댐퍼를 통하여 송풍기의 냉각공기를 상기 가열된 축열재와 연소실로 공급하도록 하는 송풍부와;

상기 송풍부에서 공급된 냉각공기의 흐름에 의한 가열공기의 배출이 용이하도록 상기 콘트롤러에 의한 전기적신호에 의한 송풍부의 작동과 동시에 개방되는 배출부를 포함하여 구성된다.

이하, 첨부한 예시도를 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.도 2는 본 발명 냉각장치가 구비된 축열식 연소설비를 도시한 것으로서, 가)는 평면도, 나)는 정면도, 도 3a는 본 발명 냉각장치중 송풍부의 구성에 대해 상세히 설명하기 위한 것으로서, 가)는 평면도, 나)는 정면도, 도 3b는 송풍부의 구성중 자동으로 개방되는 냉각공기 댐퍼의 구성에 대해서 설명하기 위한 도 3a 가)의 "A"부의 상세 평면도, 나)는 정면도, 도 4는 본 발명 배출부의 구성과 동작에 대해 설명하기 위한 것으로서, 가)는 평면도, 나)는 정면도이다.(이하, 종래의 구성과 동일한 구성은 동일부호와 동알명칭을 붙여 설명한다.)

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 냉각장치(10)는 통상의 축열식 연소설비(1)(이하, "연소설비"로 칭한다.)의 하측에 구비된 송풍부(100)와, 상기 송풍부(100)의 송풍기(110)로 부터 공급되는 냉각공기에 의해 배출되는 축열재(11)와 연소실(12)에 잔류한 더운공기의 배출이 용이하도록 자동으로 개방되는 배출부(200)로 대별된다.

또한, 상기 연소설비(1)의 양측에는 유해가스의 유입과 배출을 타이머(미도시)에 의해 순환적으로 반복하도록 하는 메인라인(1a)이 구비된다. 즉, 본 발명의 냉각장치(10)는 생산시설 가동중에는 작동 운전이 정지되고, 생산작업이 종료되면, 상기 메인라인(1a)의 운전이 정지됨과 동시에 작동하여 상대적으로 온도가 낮은 외기(냉각공기)를 축열실 및 연소실로 유입 배출시켜 단시간내에 냉각되도록 하는 것이다.

상기 연소설비(1)의 운전중 축열재(11)와 연소실(12)의 온도가 800~1000℃의 고온상태인데, 상기한 바와 같은 고온상태를 하측의 송풍부(100)에서 공급되는 냉각공기에 의해 상측의 배출부(200)로 배출하여 축열재(11)와 연소실(12)의 온도를하강시키도록 하는 것으로, 더운 공기는 상승하는 자연법칙을 이용하여 하측에서 상측으로 배출함으로써 냉각시간을 최소화할 수 있다.

도 3a는 본 발명의 송풍부(100)를 발췌 도시한 것이다.

도 3a에 도시한 바와 같이, 본 발명의 송풍부(100)는 일측에 구비된 송풍기(110)와, 상기 송풍기(110)로 부터 공급되는 냉각공기를 소정풍량과 풍압으로 공급하도록 하는 송풍덕트(120)가 구비된다.

또한, 도시하지 않은 상기 연소설비(1)의 하측에는 송풍케이스(130)가 2개로 분리되어 상기 송풍덕트(120)의 단부와 중간부에 각각 구비된 분배덕트(140)의 단부와 장착된다.

상기 분배덕트(140)의 단부에는 공지의 버터플라이 밸브(Butterfly Valve)형식의 송풍댐퍼(150)가 일체화되어 있다.

도 3b에 도시한 바와 같이, 상기 송풍댐퍼(150)는 상기 분배덕트(140)의 중간에 구비되고, 상기 분배덕트(140)의 내부에서 90도 각도로 개폐되도록 하는 밸브(151)에 의해 상술한 송풍기(110)의 냉각공기가 통과하도록 하는 것이다.

또한, 상기 밸브(151)는 일체화된 중심축(152)과 상기 중심축(152)의 일단이 댐퍼실린더(153)의 실린더로드(153a)와 힌지결합되어 상기 실린더로드(153a)의 전, 후진 행정에 의해 개폐되도록 하는 것이다.

상기 댐퍼실린더(153)는 도시하지 않은 콘트롤러의 전기적신호에 따라 작동되는데, 상기 콘트롤러(미도시)에 구비된 OFF스위치를 차단하면 상술한 연소설비(1)는 운전을 종료함과 동시에 본 발명 냉각장치(10)가 동작을 시작한다.

이때, 상술한 댐퍼실린더(153)에 의해 송풍댐퍼(150)가 개방되고 그와 동시에 송풍기(110)가 회전하여 대기중의 대략 25~30℃의 냉각공기를 공급하도록 하는 것이다.

또한, 그와 동시에 도 4에 도시한 바와 같은 배출부(200)의 상측에 구비된 배출 댐퍼실린더(210)가 동시에 동작하며 배출댐퍼(211)를 개방함으로써, 상술한송풍부(100)에서 공급되는 냉각공기에 의해 축열재(11)와 연소실(12)의 내부에 잔류하는 800~1000℃의 고온공기를 상기 배출댐퍼(211)를 통해 배출하도록 하는 것이다.

상기 배출부(200)는 상술한 연소설비(1)의 상측에 구비되도록 동일규격의 배출케이스(201)를 형성하여 상기 연소설비(1)와 결합되면 연소실(12)의 용도로 사용되도록 내부에는 공지의 세라크 울(Cerack Wool) 또는 내화몰탈로 내화벽(耐火壁)(201a)이 마감되고, 하측에는 상기한 바와 같이 연소설비(1a)와 장착하도록 장착플랜지(1b)가 구비된다.

또한, 상기 냉각공기의 흐름에 의해 상승하려는 더운공기의 배출이 용이하도록 상부에 배출댐퍼(211)를 구비한 것으로, 상기 배출댐퍼(211) 역시 상기한 세라크 울 또는 내화몰탈이 마감된 내화벽(201a)이 형성되어 외부에 구비된 구성에 열이 전달되어 변형이 발생하는 것을 방지하도록 하는 것이다.

상기 배출댐퍼(211)의 외측에 구비된 힌지브라켓(212)에는 배출 댐퍼실린더(210)의 실린더로드(210a)가 힌지결합되어 상기한 바와 같이 콘트롤러(미도시)의 전기적신호에 의해 연소설비(1)의 전원이 차단됨과 동시에 상기 배출 댐퍼실린더(210)도 후퇴동작하며 상기 배출댐퍼(211)를 개방하면, 상술한 송풍부(100)에서 공급되는 냉각공기에 의해 축열재(11)와 연소실(12) 내부에 잔류한 더운공기는 상기 배출댐퍼(211)로 배출되며 단시간내에 냉각된다.

한편, 상술한 바와 같이 냉각이 완료되어, 상기 연소실(11)과 축열재(12)의 온도가 설정온도, 즉, 100℃ 이하의 온도가 도시하지 않은 온도감지센서에 감지되면, 상기한 송풍기(110)가 회전을 중단하고, 그와 동시에 송풍댐퍼(150)와 배출댐퍼(211)를 개방하도록 하던 각 댐퍼실린더(153)(210)는 상술한 역동작으로 작동되어 송풍댐퍼(150)와 배출댐퍼(211)를 막음으로써, 냉각공정은 완료된다.

상술한 바와 같은 각 댐퍼실린더(153)(210)는 통상의 에어실린더(Air Cylinder)를 이용하여 각 댐퍼(150)(211)를 개,폐하도록 하는 것에 대해 설명하였으나, 그것은 당 업계의 제조기술로써 얼마든지 용이하게 변형하여 실시가 가능하다. 예를 들면, 통상의 모터의 회전에 의해 전, 후동작하는 볼스크류(Ball Screw) 또는 파워실린더(Power Cylinder)등을 적용하여 상기 각 댐퍼(150)(211)를 개폐할 수 있다.

또한, 상술한 바에 의하면, 축열식 연소설비(RTO)에 적용된 실시예에 대해서만 설명하였으나, 축열식 촉매설비(RCO)에도 상술한 바와 같이 본 발명의 송풍부(100)와 배출부(200)를 일체화한 설비에 의해 그 냉각효과를 극대화함으로써, 종래의 설비에서 4 ~ 5시간 동안 메인라인(1a)의 팬을 동작함으로써, 발생하는 극심한 전력낭비를 예방한 효과가 있는 것이다.

본 발명은 상술한 특정 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 용이하게 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구항의 청구범위 기재범위 내에 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 예고없는 정전에도 단시간내에 가열 공기를 배출하여 폭파의 대형사고를 예방한 효과가 있다.

또한, 가열된 축열재를 본 발명의 송풍부 팬에 의한 쾌속냉각으로 냉각시간을 최소화하여 전기소모를 줄인 효과가 있다.

또한, 상승하려는 더운 공기의 현상을 이용하여 설비의 하측에서 냉각공기를 공급함으로써, 주변기기, 즉, 댐퍼등이 열변형에 의해 파손되는 것을 원천적으로 방지하여 설비관리를 용이하게 하도록 한 효과가 있다.

Claims (5)

1. 장치내부에 구비된 축열재를 예열한 후, 통상의 휘발성유기화합물(VOC)가 유입되면, 상기 축열재를 통과하며 승온되고, 버너에 의해 가열된 연소실 온도인 800 ~ 1000℃에 직접연소와 상기 축열재 표면의 접촉연소에 의해 분해하여 청정공기만 대기중으로 배출하는 통상의 축열연소설비(RTO)가 작동을 중단하면 가동되어 상기 축열재와 연소실의 온도를 낮추도록 하는 냉각장치에 있어서,

   상기 냉각장치는 상기 축열식 연소설비의 하측에 구비되고, 상기 축열식 연소설비의 작동전원이 OFF됨과 동시에 콘트롤러의 전기적신호에 의해 자동으로 개방되는 송풍댐퍼와, 상기 개방된 송풍댐퍼를 통하여 송풍기의 냉각공기를 상기 가열된 축열재와 연소실로 공급하도록 하는 송풍부와;

   상기 송풍부에서 공급된 냉각공기의 흐름에 의한 가열공기의 배출이 용이하도록 상기 콘트롤러에 의한 전기적신호에 의한 송풍부의 작동과 동시에 개방되는 배출부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 축열식 연소설비의 냉각장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 송풍부는 상기 축열식 연소설비의 운전이 종료되면 전원이 차단됨과 동시에 회전하는 송풍기와, 상기 송풍기로 부터 공급되는 냉각공기를 소정풍량과 풍압으로 공급하도록 하는 송풍덕트와, 상기 송풍덕트의 단부와 중간부에 각각 구비된 분배덕트와, 상기 분배덕트의 각 단부에 구비되어 상기 송풍기의 회전과 동시에 개방되어 냉각공기의 흐름이 용이하도록 하는 송풍댐퍼를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 축열식 연소설비의 냉각장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 송풍댐퍼는 댐퍼실린더의 전, 후 행정에 의해 실린더로드와 힌지결합된 중심축이 힌지회동하고, 상기 중심축과 일체로 형성되어 냉각공기의 흐름이 용이하도록 90도 방향으로 힌지회동하며 개폐되는 밸브를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 축열식 연소설비의 냉각장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 배출부는 연소설비의 상측에 구비되도록 동일규격으로 형성되고, 내부에는 통상의 캐 스타블 또는 내화몰탈로 마감된 배출케이스와, 상기 배출케이스의 상측에 구비되어 상기 송풍부에서 공급되는 냉각공기의 흐름에 의해 상승하려는 더운공기의 배출이 용이하도록 하는 배출댐퍼와, 상기 배출댐퍼의 외측에 구비된 힌지브라켓과 실린더로드가 힌지결합되어 연소설비의 전원이 차단됨과 동시에 작동하여 상기 배출댐퍼를 개방하도록 하는 배출 댐퍼실린더를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 축열식 연소설비의 냉각장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 배출부와 송풍부에 구비된 댐퍼실린더는 통상의 에어실린더 또는 모터의 회전에 의해 전, 후 행정이 가능한 볼 스크류 또는 파워실린더중 어느 것 하나인 것을 특징을 하는 축열식 연소설비의 냉각장치.