KR100473683B1 - 판형 열교환기의 스케일 제거장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 판형 열교환기의 내부에 존재하는 스케일을 제거하는 장치에 있어서, 판형 열교환기를 분해하지 않고서도 판형 열교환기의 내부에 존재하는 스케일을 제거할 수 있는 판형 열교환기의 스케일 제거장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따르면, 판형 열교환기(10)의 열교환판(17)에 묻은 스케일을 제거하기 위한 판형 열교환기의 스케일 제거장치에 있어서, 판형 열교환기(10)의 냉각수 유입구(14)에 세척수를 공급하도록 설치된 세척수 공급관(81)과, 판형 열교환기(10)의 냉각수 배출구(13)에 설치되어 판형 열교환기(10)에 공급된 세척수를 배출하는 세척수 배수관(83)과, 세척수 공급관(81)의 중간부로부터 세척수가 냉각수 배출구(13)로 공급되도록 연결된 역방향 공급관(85) 및, 세척수 공급관(81)이 설치된 냉각수 유입구(14)로부터 배출된 세척수가 세척수 배수관(83)의 중간부로 배출되도록 연결된 역방향 배수관(87)을 포함하는 판형 열교환기의 스케일 제거장치가 제공된다.

Description

판형 열교환기의 스케일 제거장치{Scale removal apparatus for plate heat changers}

본 발명은 열교환이 이루어지는 판형 열교환기의 열교환판에 퇴적된 스케일을 제거하는 장치에 관한 것이며, 특히, 판형 열교환기를 분해하지 않고서도 스케일을 제거할 수 있는 판형 열교환기의 스케일 제거장치에 관한 것이다.

판형 열교환기는 최근 들어 산업체에서 각종 냉각수 열교환에 많이 사용되는 판형 열교환기로서, 부수적으로 발생한 온수를 냉각하기 위해 종래에 사용되었던 냉각탑을 대신하여 사용되고 있다. 냉각탑은 차지하는 부지의 면적이 넓으며 냉각탑 관리에 많은 인력과 기술 및 약품이 소요되기 때문이다.

도 1은 판형 열교환기의 내부를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 판형 열교환기를 분리한 상태를 나타낸 사시도이다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 판형 열교환기(10)의 측면 상부에는 온수 유입구(11)와, 냉각수 배출구(13)가 형성되고, 측면의 하부에는 온수 배출구(12)와 냉각수 유입구(14)가 설치되어 있다. 그리고, 판형 열교환기(10)의 내부에는 다수 개의 열교환판(17)이 정렬되어 위치하며, 이런 열교환판(17)의 상하부에는 관통공이 형성되어 온수 또는 냉각수가 통과하게 된다.

이 때, 온수 유입구(11)를 통해 주입된 온수는 냉각수와 혼합되지 않게 열교환판(17)을 따라 흘러 온수 배출구(12)로 배출되고, 또한 냉각수 유입구(14)를 통해 주입된 냉각수는 온수와 혼합되지 않게 열교환판(17)을 따라 흘러 냉각수 배출구(13)를 통해 배출되도록 다수 개의 열교환판(17)이 냉각수와 온수의 차단판 역할을 하도록 상호 연결되어 있으며, 어느 특정 열교환판들의 사이로 냉각수가 지나갈 경우에 그 양 측면에 위치한 열교환판들의 사이로는 상기 냉각수의 진행방향에 대하여 역방향으로 온수가 흐른다.

이런 열교환판(17)들 사이를 따라 흐르는 온수 또는 냉각수에는 이물질이 포함되어 있으며 이런 이물질은 열교환판(17)에 퇴적되고, 이런 퇴적된 이물질(이하에서는 '스케일' 이라 함)은 열교환을 차단하여 열교환 효율을 저하시킨다. 특히, 온수는 배관을 따라 흐르므로 스케일이 될 수 있는 이물질이 덜 포함되어 있지만, 냉각수는 일반적으로 대기에 노출된 물을 이용함으로써, 냉각수에는 스케일이 될 수 있는 이물질이 많이 포함되어 있다.

따라서, 이런 스케일을 제거하기 위해서는 판형 열교환기(10)를 분해하여 열교환판에 퇴적된 스케일을 제거한다.

그러나, 이런 열교환판(17)들 사이의 간격(3mm이하)이 매우 작아 스케일을 제거하기 위해 많은 인력이 필요로 하며, 매우 섬세한 작업으로서 작업능률이 떨어지게 되는 단점이 있다.

이런 스케일을 제거하기 위한 종래의 방식으로는 해체된 열교환판을 고압수로 세척하거나 세정약품으로 스케일을 제거한 후에, 다시 판형 열교환기를 조립하는 방식으로 스케일을 제거하였다. 용량이 시간당 150톤 정도의 대형 판형 열교환기의 경우에는 종래의 방식으로 스케일을 제거하기 위해서는 작업일이 약 3~5일 정도 소요된다는 문제점이 있다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제공된 것으로서, 판형 열교환기를 분해하지 않고서도 판형 열교환기의 열교환판에 퇴적된 스케일을 제거할 수 있는 판형 열교환기의 스케일 제거장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 판형 열교환기의 열교환판에 묻은 스케일을 제거하기 위한 판형 열교환기의 스케일 제거장치에 있어서, 상기 판형 열교환기의 온수 유입구 또는 냉각수 유입구 중에서 어느 한 유입구에 세척수를 공급하도록 설치된 세척수 공급관과, 상기 판형 열교환기의 온수 배출구 또는 냉각수 배출구 중에서 상기 세척수 공급관이 체결된 유입구에 해당하는 배출구에 설치되어 상기 판형 열교환기에 공급된 세척수를 배출하는 세척수 배수관과, 상기 세척수 공급관의 중간부로부터 세척수가 상기 세척수 배수관이 연결된 배출구로 공급되도록 연결된 역방향 공급관 및, 상기 세척수 공급관이 설치된 유입구로부터 배출된 세척수가 상기 세척수 배수관의 중간부로 배출되도록 연결된 역방향 배수관을 포함하며, 상기 세척수가 상기 판형 열교환기의 온수 유입구 또는 냉각수 유입구 중에서 어느 한 유입구와 그에 대응하는 배출구를 통해 정방향 또는 역방향으로 흐르면서 상기 판형 열교환기의 열교환판에 묻은 스케일을 제거하는 판형 열교환기의 스케일 제거장치가 제공된다.

또한, 본 발명의 상기 세척수 공급관과 상기 역방향 공급관이 만나는 부위에는 상기 두 공급관의 내부로 공기를 공급하도록 공기공급부가 설치된다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 세척수 공급관의 단부는 세척수를 저장하는 수조가 설치되며, 상기 수조는 상기 세척수 배수관의 단부가 연결된 유입조와, 유입조로부터 유입된 세척수에 포함된 스케일 및 이물질을 침강하는 침강조 및, 상기 침강조로부터 유입된 세척수를 스크린으로 여과하여 상기 세척수 공급관으로 공급하는 유출조를 포함한다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 유입조에는 상기 세척수에 세척제약품을 첨가하기 위한 약품저장조가 연결되어 상기 세척수 배수관으로부터 유입된 세척수에 약품이 첨가된다.

아래에서, 본 발명에 따른 판형 열교환기의 스케일 제거장치의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도면에서, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 판형 열교환기의 스케일 제거장치의 개념도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 스케일 제거장치(100)는 크게 세척수가 저장된 수조(40)와, 스케일 세척에 필요한 약품이 저장된 약품저장조(50)와, 세척효과를 증가시키기 위해 공기를 주입하는 산기관(70) 및, 세척수가 유동하도록 작동하는 펌프(60)를 포함하며, 이런 수조(40), 약품저장조(50), 산기관(70), 펌프(60)들은 배관(81, 83, 85, 87)에 의해 연결되며, 이런 배관(81, 83, 85, 87)에는 배관(81, 83, 85, 87)을 따라 흐르는 세척수의 흐름을 제어할 수 있도록 밸브(21~38)가 설치된다.

수조(40)는 3구역으로 나눠지는데, 약품저장조(50)로부터 유입되는 약품 및 판형 열교환기(10)를 세척하고 배출된 세척수를 받는 유입조(42)와, 유입조(42)의 측면에 설치되어 유입조(42)로부터 넘친 세척수를 받아서 세척수에 포함된 스케일 및 이물질을 침강시키는 침강조(44) 및, 침강조(44)의 측면에 설치되어 침강조(44)로부터 넘친 세척수를 스크린(48)으로 여과 후에 판형 열교환기(10)로 보내는 유출조(46)를 포함한다.

그리고, 침강조(44)의 중간부와 유출조(46)의 하부에는 세척수 공급관(81)이 연결되며, 이 두 공급관은 하나로 합쳐져서 펌프를 거쳐 판형 열교환기(10)의 냉각수 유입구에 연결된다. 그리고, 판형 열교환기(10)의 냉각수 배출구(13)에는 배수관(83)이 연결되고 배수관(83)의 단부는 유입조(42)의 하부에 연결된다.

한편, 펌프(60)에서 판형 열교환기(10)로 연결된 공급관(81)의 중간부에는 역방향 공급관(85)이 연결되고, 이런 역방향 공급관(85)의 단부는 판형 열교환기(10)의 냉각수 배출구(13)에서 유입조(42)에 연결되는 배수관(83)에 연결된다. 이런 역방향 공급관(85)에는 산기관(70)이 형성되어 역방향 공급관(85)의 내부로 대기의 공기를 불어넣는다. 이 때, 산기관(70)을 통해 공급되는 공기는 산기관(70)이 설치된 역방향 공급관(85)으로 세척수가 흐를 때에는 역방향 공급관(85)을 통해 공급되고, 세척수가 공급관(81)을 따라 흐를 때에는 역방향 공급관(85)을 통해 공급된 공기는 벤추리현상에 의해 역방향 공급관(85)을 따라 공급관(81) 쪽으로 이동하여 세척수와 함께 판형 열교환기(10)로 들어간다. 또한, 냉각수 유입구(14)에 연결된 공급관(81)의 단부와 유입조(42)에 연결된 배수관(83)에는 역방향 배수관(87)이 연결된다.

한편, 공급관(81), 배수관(83), 역방향 공급관(85) 및, 역방향 배수관(87)을 통해 흐르는 세척수의 공급 및 배수의 주 흐름 이외에 세척수의 다른 방향으로의 흐름을 유도할 수 있도록 기타 다른 배관 및 밸브가 설치되어 있다.

이상과 같이 구성된 판형 열교환기의 스케일 제거장치의 작동에 대하여 상세히 설명하겠다.

먼저, 세척수의 흐름방향에 대하여 정의하면, 세척수가 침강조(44) 및 유출조(46)로부터 판형 열교환기(10)의 냉각수 유입구(14)로 공급되고 냉각수 배출구(13)로부터 유입조(42)로 배출되는 흐름방향을 '정방향(도 3에서의 점선 화살표 방향)'이라 정의하고, 반대로, 세척수가 침강조(44) 및 유출조(46)로부터 냉각수 배출구(13)로 공급되고 냉각수 유입구(14)로부터 유입조(42)로 배출되는 흐름방향을 '역방향(도 3에서의 실선 화살표 방향)'이라 정의한다.

판형 열교환기(10)를 세척하기 위해서는 열교환수(냉각수 또는 온수)를 공급하는 배관에 설치된 밸브(36)와, 열교환수가 판형 열교환기(10)로부터 배출되어 특정 목적지로 흐르도록 제어하는 밸브(37)를 잠근다. 그러면, 판형 열교환기(10)의 내부로 공급되는 열교환수는 폐쇄되고, 도 3에 도시된 밸브(36, 37을 제외한 밸브)를 제어함으로써, 판형 열교환기(10)의 내부로는 세척수만 공급되고 판형 열교환기(10)로부터 세척수만 배출된다.

한편, 약품저장조(50)는 두 약품을 분리하여 수용하는데, 전처리제로서 1~10%의 시트릭액시드(citric acid)와 1~10%의 포르믹액시드(formic acid)를 혼합하여 유입조로 공급하고, 후처리제로서 1~5%의 소디움포스페이트(sodium phosphate)를 유입조로 공급한다.

도 3에 도시된 도면에서 정방향으로 세척수를 흐르게 하기 위해 밸브(21,22,23,24,25,26,27)를 열어 밸브(28,29,30,31,32,33,34,35,38)를 잠근다. 그러면, 침강조(44) 및 유출조(46)로부터 배출된 세척수는 펌프(60)의 구동에 의해 공급관(81)을 통해 판형 열교환기(10)의 냉각수 유입구(14)로 공급되고, 세척수는 판형 열교환기(10)의 냉각수 배출구(13)를 통해 유입조(42)로 배출된다.

그리고, 역방향으로 세척수를 흐르게 하기 위해 밸브(21,22,23,25,26,28,29,30)를 열고, 밸브(24,27,31,32,33,34,35,38)를 잠근다. 그러면, 침강조(44) 및 유출조(46)로부터 배출된 세척수는 펌프(60)의 구동에 의해 공급관(81)과 역방향 공급관(85)을 통해 판형 열교환기(10)의 냉각수 배출구(13)로 공급되고, 판형 열교환기(10)로 공급된 세척수는 역방향 배수관(87) 및 배수관(83)을 통해 유입조(42)로 배수된다.

앞에서는 판형 열교환기(10)의 냉각수가 지나가는 열교환판(17)에 퇴적된 스케일을 제거하기 위해 설명한 것이지만, 만약, 온수가 지나는 열교환판(17)에 퇴적된 스케일을 제거하기 위해서는 공급관(81)을 판형 열교환기(10)의 온수 유입구(11)에 연결하고 배수관(83)을 판형 열교환기(10)의 온수 배출구(12)에 연결하면, 온수와 접하여 위치한 열교환판(17)에 퇴적된 스케일을 제거할 수 있다.

본 발명에서의 정방향 및 역방향의 세척 역쇄모드로 열교환판(17)에 퇴적된 스케일 제거함으로써, 일방향으로 세척수를 공급하여 스케일을 제거하는 방식보다 효율적으로 스케일을 제거할 수 있다.

그리고, 세척수와 함께 공기를 함께 공급함으로써, 세척수의 유동속도를 증가시켜 스케일의 제거 효과를 향상시킬 수 있다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 판형 열교환기의 스케일 제거장치는 판형 열교환기의 내부에 퇴적된 스케일을 제거하기 위해 판형 열교환기를 분해하지 않아도 됨으로써, 인력절감의 효과가 있다.

또한, 본 발명의 판형 열교환기의 스케일 제거장치는 판형 열교환기를 세척하지 않아도 됨으로써, 판형 열교환기의 수명을 연장할 수 있다는 장점이 있다.

이상에서 본 발명의 판형 열교환기의 스케일 제거장치에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

도 1은 판형 열교환기의 내부를 나타낸 사시도이고,

도 2는 도 1에 도시된 판형 열교환기를 분리한 상태를 나타낸 사시도이고,

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 판형 열교환기의 스케일 제거장치의 개념도이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

10 : 판형 열교환기 11 : 온수 유입구

12 : 온수 배출구 13 : 냉각수 배출구

14 : 냉각수 유입구 17 : 열교환판

21 ~ 38 : 밸브 40 : 수조

50 : 약품저장조 60 : 펌프

70 : 산기관 81 : 공급관

83 : 배수관 85 : 역방향 공급관

87 : 역방향 배수관 100 : 스케일 제거장치

Claims (4)

1. 판형 열교환기의 열교환판에 묻은 스케일을 제거하기 위한 판형 열교환기의 스케일 제거장치에 있어서,

   상기 판형 열교환기의 온수 유입구 또는 냉각수 유입구 중에서 어느 한 유입구에 세척수를 공급하도록 설치된 세척수 공급관과, 상기 판형 열교환기의 온수 배출구 또는 냉각수 배출구 중에서 상기 세척수 공급관이 체결된 유입구에 해당하는 배출구에 설치되어 상기 판형 열교환기에 공급된 세척수를 배출하는 세척수 배수관과, 상기 세척수 공급관의 중간부로부터 세척수가 상기 세척수 배수관이 연결된 배출구로 공급되도록 연결된 역방향 공급관 및, 상기 세척수 공급관이 설치된 유입구로부터 배출된 세척수가 상기 세척수 배수관의 중간부로 배출되도록 연결된 역방향 배수관을 포함하며,

   상기 세척수가 상기 판형 열교환기의 온수 유입구 또는 냉각수 유입구 중에서 어느 한 유입구와 그에 대응하는 배출구를 통해 정방향 또는 역방향으로 흐르면서 상기 판형 열교환기의 열교환판에 묻은 스케일을 제거하는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기의 스케일 제거장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 세척수 공급관과 상기 역방향 공급관이 만나는 부위에는 상기 두 공급관의 내부로 공기를 공급하도록 공기공급부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기의 스케일 제거장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 세척수 공급관의 단부는 세척수를 저장하는 수조가 설치되며, 상기 수조는 상기 세척수 배수관의 단부가 연결된 유입조와, 유입조로부터 유입된 세척수에 포함된 스케일 및 이물질을 침강하는 침강조 및, 상기 침강조로부터 유입된 세척수를 스크린으로 여과하여 상기 세척수 공급관으로 공급하는 유출조를 포함하는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기의 스케일 제거장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 유입조에는 상기 세척수에 세척제약품을 첨가하기 위한 약품저장조가 연결되어 상기 세척수 배수관으로부터 유입된 세척수에 약품이 첨가되는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기의 스케일 제거장치.