KR100653197B1 - 폐열회수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명 폐열회수장치는 섬유원단을 가공 처리하는 공정중 건조공정에서 건조기로부터 배출되는 배기가스의 보유열을 활용하도록 파이프형 열교환기의 하우징 내부로 주변의 차가운 공기를 공급 순환시켜 높은 온도로 예열된 공기를 건조기로 공급하여 사용함으로써 공기를 가열하는 시간을 단축하여 열효율적인 면에서 탁월한 절약효과를 얻을 수 있는 것은 물론 열교환기 작동시 발생되는 유지분(油脂分)이 결로(結露)현상으로 발생되는 물방울에 의해 파이프를 따라 자연스럽게 드레인되는 것을 특징으로 한다.

폐열회수장치, 열교환기, 파이프, 방열플레이트

Description

폐열회수장치{Waste heat recovery apparatus}

도 1은 본 발명을 도시해 보인 사시도.

도 2는 본 발명을 도시해 보인 정단면도.

도 3은 본 발명 열교환기를 확대해 보인 단면도.

도 4는 본 발명 작동상태를 도시해 보인 계통도.

도 5는 본 발명 실시예를 도시해 보인 사시도.

도 6a는 본 발명 실시예를 도시해 보인 정단면도.

도 6b는 본 발명 실시예를 도시해 보인 평면도.

도 7은 본 발명 다른 실시예를 도시해 보인 정단면도.

* 도면의 주요 부뷴에 대한 부호의 설명 *

1: 폐열회수장치 2: 열교환기 하우징

3: 열교환기 4: 배기가스 인입 하우징

5: 배기가스 배출 하우징 6: 파이프

7: 배기가스 필터 8: 에어필터

9: 배기가스 필터 삽입구 10: 절연제

11: 에어필터 삽입홈 12: 관통구

13: 배기가스 인입구 14: 방열플레이트

15: 배기가스 배출구 16: 에어 연결관

17: 에어 인입구 18: 에어 배출구

19, 19': 게이트 20: 순환부

21: 지지플레이트 22: 제 1예열실

23; 제 2예열실 24: 제 3예열실

25: 제 4예열실 26: 연결하우징

본 발명은 폐열회수장치를 관한 것으로서, 더욱 상세히 설명하면 섬유원단을 가공 처리하는 공정중 건조공정에서 건조기로부터 배출되는 배기가스의 보유 열을 활용하도록 파이프형 열교환기의 하우징 내부로 주변의 차가운 에어를 공급 순환시켜 높은 온도로 예열 된 공기를 건조기로 공급하여 사용함으로써 공기를 가열하는 시간 및 열 효율적인 면에서 탁월한 절약효과를 얻을 수 있는 것은 물론 열교환기 작동시 발생되는 유지분(油脂分)을 결로(結露)현상으로 발생되는 물방울이 파이프를 통해 자연스럽게 드레인하는 것을 특징으로 한다.

일반적으로, 섬유원단을 가공처리할 때에는 건조공정이 필요한바, 이러한 건조공정은 건조시스템에 의해 오븐과 같은 다수의 건조 챔버를 구비한 건조기 내에서는 고온 열풍에 의해 투입된 가공물, 즉 원단을 상기 다수의 건조 챔버를 통과시키면서 건조시킨 후 다음 공정으로 가공물을 토출하도록 되어 있으며, 이때 건조공정에 사용된 고온 열풍은 오염된 상태에서 상기 건조챔버에 연결된 배기팬에 의해 건조기의 외부로 강제 배출되도록 되어 있는 한편, 신선한 공기를 연속적으로 건조기로 공급되게 되어 있다.

이때 강제배출된 오염가스는 약 110 ~ 220℃의 온도를 유지한 채로 배출되는데, 여기에는 건조에 필요한 투입열량의 80 ~ 95%의 열량이 포함되어 바로 방출된다.

따라서, 상기와 같은 종래의 건조시스템은 방출되는 고온의 배기가스와 함께 투입된 열량도 함께 방출되는 한편, 건조기 내에는 다시 찬 공기가 유입되어 건조기 입구의 온도를 하강시켜서 건조시간이 오래 걸리게 되고, 배기가스에 함유된 폐열이 회수되지 못하고 바로 방출됨으로써 불필요한 연료가 낭비되어, 사용자로 하여금 가공물의 단가를 상승시키는 요인이 되는 것이 문제였다.

이에 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 선등록된 " 20-326329 폐열회수장치를 갖춘 건조시스템"을 안출하였다.

상기 폐열회수장치를 갖춘 건조시스템은 파이프형 열교환기로 된 폐열회수장치를 이용하여 제 1건조기로부터 배출되는 배기가스의 보유열로, 흡입되어 들어오는 주변 공기를 예열한 후에 제 1건조기 또는 제 2건조기 내로 예열 된 공기를 공급하도록 하였다.

또한, 상기 배기가스에 함유되어 들어올 수 있는 고형물이나 유지분에 의해 열교환기 내의 파이프가 막히는 것을 방지하도록 고형물이나 유지분을 세척하는 세척장치를 함께 제공한다.

그러나 상기 폐열회수장치를 갖춘 건조시스템은 건조기로 배출되는 배기가스를 하우징의 인입구를 통해 열교환기로 받아들여 배출구로 배출할 때 측면에는 열교환기의 파이프를 가로 질러 타측 측면으로 지나가는 찬 공기를 예열하도록 하였으나 열교환기로 공급되는 찬 공기는 팬에 의해 지속적으로 공급 및 배출되기 때문에 열교환기의 파이프를 가로질러가는 속도가 너무 빨라 예열시간이 짧기 때문에 예열 온도가 생각보다 낮아 폐열회수율이 떨어지면서 건조시간 및 열 효율적인 면에서 큰 효과를 기대할 수 없는 문제점이 있다.

또한, 상기 폐열회수장치에 있어 열교환기의 막힘 방지를 위하여 열교환기 입구측에 서스메쉬(SUS MESH 100∼120번)를 여러 겹으로 설치하여 1차 고형물을 처리하고 있으나 이는 고형물을 포진하면서 가스중에 유지분과 엉켜서 가스통과시 장애를 주어 가스 흐름을 방해하고 수시로 교환을 하지 않으면 효율이 급격히 저하되는 현상이 발생하고 있다.

또한, 열교환기 관내를 청소하기 위해 주기적으로 물로 세척하고 있으나 관의 배기가스(150∼220℃)가 흐르는 곳에 물을 분사하여 세척함으로써 가스속의 유지분이 응결되어 고형화 현상이 발생하여 효율감소의 원인이 되고 있다.

또한, 배기가스관의 후판에는 세척물로 유지분이 혼합된 오염물질이 배출되어 이를 처리하기 위한 장치들이 설치되어있다.

또한, 열교환기의 배기가스관내를 청소하기 위한 처리장치는 설치비 및 운영비가 많이 소모되며 효율을 상승시키기 위해서 필터를 자주 교환하여야하나 현실적으로 자주 중단할 수 없는 실정이므로 배기 손실이 있더라도 강제로 가스를 배출하고 있기 때문에 불편한 점이 매우 많다.

또한, 부유물 배출구도 외부로 나올 때는 온도하강에 따라 흐름의 장애가 발생하여 폐유 처리 시에도 어려움이 많고 비용발생과 관리에 어려움이 많다.

따라서 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 폐열회수장치에 있어 배기가스가 보유한 열을 흡수하여 높은 온도로 예열할 수 있도록 열교환기가 설치된 하우징 내로 찬 공기를 공급하여 1차 및 2차에 걸쳐 순환시켜 예열함으로써 높은 열효율을 제공하는 것은 물론 별도의 세척장치가 필요없이 배기가스에 함유된 고형물이나 유지분에 의해 열교환기의 파이프가 막히는 것을 방지하도록 찬 공기와 배기가스의 온도차이에 따른 결로(結露)현상으로 발생되는 물방울에 의해 고형물이나 유지분을 자연 드레인 할 수 있는 폐열회수장치를 제공한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다수의 건조 챔버로 구성된 건조기와, 투입된 가공물에 열을 가하여 건조시킨 후 발생된 고온의 오염된 배기가스를 받아들이고 내보내는 인입구 및 배출구를 갖추고서 배기가스의 연무를 여과하는 배기가스 필터와 주변으로부터의 찬 공기를 여과하는 에어필터를 통해 받아들이고 내보내는 관통구를 갖는 하우징과, 이 하우징 내에서 관통구를 가로질러 수용되어서 이를 관통하는 배기가스의 보유열에 의해 측면으로 지나가는 찬 공기를 예열하도록 된 파이프형 열교환기를 구비된 폐열회수장치에 있어서,
폐열회수장치의 한쪽에 배기가스를 인입하는 배기가스 인입 하우징을 설치하여 다른 쪽으로 배기가스를 배출하는 배기가스 배출하우징을 설치하며 배기가스 인입 하우징과 배출가스 배출 하우징 사이에 인입된 배기가스를 통해 찬 공기를 예열하는 열교환기를 설치하되,
상기 열교환기 하우징 내부에 내설된 열교환기는 양단 지지플레이트 사이에 다수개의 파이프가 행렬로 위치하여 배기가스 배출 하우징과 배기가스 인입 하우징으로 관통되도록 배열되고, 상기 지지판 사이 중앙에는 방열플레이트가 위치하여 열교환기 내부를 제1, 2예열실로 분할하고, 상기 분할된 열교환기 하우징의 전면에는 제 1예열실로 주변 찬 공기를 공급하는 에어 인입구와 제 2예열실에는 제 1예열실에서 예열 된 공기를 재차 가열하여 예열 된 공기를 에어 배출구를 통해 건조실로 공급하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면에 의해 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명을 도시해 보인 사시도이고, 도 2는 본 발명을 도시해 보인 정단면도이다.

본 발명은 건조기에 투입된 가공물에 열을 가하여 건조시킨 후 오염되어 배출되는 고온의 배기가스의 폐열을 회수하여 건조기에 공급되는 찬 공기를 예열하여 사용할 수 있는 폐열회수장치(1)는 서로 통공되는 박스형상 내부에 절연제(10)가 부착되어 배기가스 인입 하우징(4)과 열교환기 하우징(2)과 배기가스 배출 하우징(5)으로 구성된다.

상기 배기가스 인입 하우징(4)은 일측에 내부 청소가 용이하도록 게이트(19)와 타측에는 관통구(12)를 형성하고 상면에는 건조기에서 배출되는 오염된 배기가스를 인입할 수 있도록 배기가스 인입구(13)가 형성된다.

또한, 상기 배기가스 인입 하우징(4)은 열교환기 하우징(2)과 연결되는 관통구(12)의 인접부 내측으로 배기가스 필터(7)를 삽입할 수 있도록 배기가스 필터 삽입구(9)가 형성된다.

따라서 상기 배기가스 필터(7)는 배기가스에 함유된 고형물을 제거한 후 배기가스만을 열교환기(3)로 공급한다.

또한, 상기 배기가스 인입 하우징(4)과 연결되는 열교환기 하우징(2)에는 인입된 배기가스에 의해 주변 찬 공기를 예열하도록 열교환기(3)가 설치된다.

상기 열교환기(3)는 열교환기 하우징(2) 양단에 동일한 형상의 지지플레이트(21)를 부착하는데, 상기 지지플레이트(21)는 다수개의 파이프(6)를 끼울 수 있도록 끼움공을 동일하게 배열하여 지지플레이트(21)에 파이프(6)를 끼움 결합한다.

또한, 상기 다수개의 파이프(6)는 수평한 상태가 아니라 배기가스 배출 하우징(5) 방향으로 경사지게 끼움 결합하여 배기가스와 찬 공기의 온도차에 의한 결로현상으로 발생하는 물방울이 파이프(6)를 타고 배출할 때 배기가스에 함유된 유지분도 물방울과 함께 배출되어 파이프(6)가 막히는 것을 방지하는 구조이다.

또한, 상기 열교환기(3)는 배기가스 폐열의 회수율을 높이기 위해 내부로 공급되는 찬 공기가 2번에 걸쳐 예열 될 수 있도록 지지플레이트(21) 사이 중앙에는 파이프(6)와 교차되게 방열플레이트(14)가 위치하여 열교환기 하우징(2) 내부를 제 1예열실(22)과 제 2예열실(23)로 분할한다.

또한, 상기 방열플레이트(14)는 제 1예열실(22)과 제 2예열실(23)을 분할하여 예열되는 공기를 순환시킬 수 있도록 열교환기 하우징(2) 내면과 끝단에 통공되도록 순환부(20)를 형성한다.

또한, 열교환기 하우징(2) 내부로 주변 찬 공기를 공급하여 예열 된 공기를 건조기로 배출하기 위해서는 열교환기 하우징(2)의 전면에는 제 1예열실(22)로 찬 공기를 공급하기 위해 에어 인입구(17)가 형성되고, 에어 인입구(17)의 가장자리에는 에어필터(8)를 설치할 수 있도록 에어필터 삽입홈(11)이 형성된다.

또한, 상기 에어 인입구(17)의 옆에는 제 1예열실(22)을 거쳐 제 2예열실(23)로 순환되어 예열되는 공기를 건조기로 공급 배출할 수 있도록 제 2예열실(23)에는 에어 배출구(18)가 형성된다.

또한, 상기 열교환기 하우징(2) 타측에는 배기가스 배출 하우징(5)이 연결되어 열교환기(3)를 통해 배출되는 공기를 외부로 배출할 수 있도록 일측에는 관통구(12')와 타측에는 열교환기(3)의 파이프(6)를 통해 물방울과 함께 세척되어 쌓이는 유지분 등을 청소할 수 있도록 게이트(19')와 상부에는 배기가스 배출구(15)가 형성된다.

도 3은 본 발명 열교환기를 확대해 보인 정단면도이다.

따라서 본 발명은 폐열회수장치(1)에 있어 열교환기 하우징(2) 내부에 설치되는 열교환기(3)는 에어 인입구(17)를 통해 공급되는 찬 공기가 열교환기(3)의 파이프(6)를 가로질러 제 1, 2예열실(22, 23)에서 예열 될 때 배기가스와 공기와의 온도차에 의해 발생하는 물방울이 파이프(6)를 타고 배기가스 배출 하우징(5)으로 배출될 수 있도록 다수개의 파이프(6)가 경사지게 형성되어 배출될 때 유지분도 함께 배출되기 때문에 열교환기(3)의 파이프(6)를 세척하는 별도의 세척장치가 필요없는 구조이다.

도 4는 본 발명 작동상태를 도시해 보인 계통도로, 다수의 건조 챔버로 구성된 건조기와, 투입된 가공물에 열을 가하여 건조시킨 후 발생된 고온의 오염된 배기가스를 배출할 때 폐열을 회수할 수 있도록 폐열회수장치(1)의 배기가스 인입구(13)로 배기가스를 인입하면 배기가스는 배기가스 필터(7)에 연기와 고형물이 여과되고 배기가스만 열교환기(3)의 파이프(6)를 통해 인입되면 배기가스의 높은 폐열을 회수하기 위하여 열교환기 하우징(2)의 에어 인입구(17)를 통해 찬 공기가 제 1예열실(22)로 공급되어 1차 예열 된 후 순환부(20)를 지나 제 2예열실(23)로 공급되어 2차 예열 된 후 에어 배출구(18)를 통해 건조기로 높은 온도로 예열 된 공기를 배출 공급하고 배기가스는 배기가스 배출구(15)로 배출되는 구조이다.

도 5는 본 발명 실시 예를 도시해 보인 사시도이고, 도 6a는 본 발명 실시 예를 도시해 보인 정단면도이며, 도 6b는 본 발명 실시 예를 도시해 보인 평면도이다.

본 발명 폐열회수장치(1)는 높은 온도의 폐열을 갖는 배기가스를 2개 이상의 예열실(22, 23, 24, 25)을 통해 예열하여 폐열흡수율을 높일 수 있도록 한 구조이다.

따라서 상기 폐열회수장치(1)는 열교환기(3)가 내설된 별도의 열교환기 하우징(2)을 생략하고 배기가스 배출 하우징(5)과 배기가스 인입 하우징(4) 내부에 배기가스를 순환시켜 배출할 수 있도록 동일한 형상을 갖는 열교환기(3)를 각각 내설한 상태에서 양단을 플렌지에 의해 결합한다.

또한, 상기 열교환기(3)는 상하 지지플레이트(21)에 다수개의 파이프(6)가 수직으로 끼워져 배열된 상태에서 배기가스 인입 하우징(4) 일측에 형성된 배기가스 인입구(13)를 통해 인입되는 배가가스를 타단에 형성된 배기가스 배출구(15)를 통해 순환 배출할 수 있도록 내부를 복수개의 방열플레이트(14)에 의해 제 1, 2, 3, 4예열실(22, 23, 24, 25)로 분할한다.

상기 방열플레이트(14)는 열교환기(3)의 파이프(6) 사이를 수직으로 위치하여 부착된다.

따라서 상기 배기가스 배출 하우징(5)과 배기가스 인입 하우징(4) 내부를 제1, 2, 3, 4로 분할된 예열실(22, 23, 24, 25)을 통해 배기가스를 순차적으로 순환 배출할 수 있도록 배기가스 배출 하우징(5)과 배기가스 인입 하우징(4)의 상하부에 순환부(20)가 형성된다.

또한, 상기 하부에 형성된 순환부(20)에는 제1, 2, 3, 4 예열실(22, 23, 24, 25)로 배기가스를 유도하여 순환시킬 수 있도록 방열플레이트(14) 끝단이 이격된 상태를 갖는다.

또한, 배기가스 배출 하우징(5)과 배기가스 인입 하우징(4) 전면 양단에는 에어 인입구(17)와 에어 배출구(18)를 형성하고, 상기 에어 인입구(17)와 에어 배출구(18) 사이 전면과 배면에는 각각의 예열실(22, 23, 24, 25)을 지그재그형으로 연결되어 순환되도록 에어 연결관(16)이 부착된다.

따라서 상기 배기가스 인입구(13)를 통해 인입되는 배기가스는 열교환기(3)를 통해 제1예열실(22)과 하부에 형성된 순환부(20)를 통과해 제 2예열실(23)의 열교환기(3)를 통해 상부에 형성된 순환부(20)를 통과해 제 3예열실(24)을 거쳐 순환부(20)를 통과해 제 4예열실(25)의 열교환기(3)를 거쳐 배기가스 배출구(15)를 통해 배출된다.

그러면 배기가스의 폐열을 흡수하여 예열할 수 있도록 에어 인입구(17)를 공급되는 공기는 제 1예열실(22)을 거쳐 상부에 형성된 에어 연결관(16)을 통해 제 2예열실(23)로 순환되어 하부에 형성된 에어 연결관(16)을 통해 제 3예열실(24)로 순환되어 상부에 형성된 에어 연결관(16)을 통해 제 4예열실(25)로 거쳐 예열 된 공기는 에어 배출구(18)를 통해 공급되는 구조이다.

따라서 본 발명 폐열회수장치(1)는 2개 이상의 예열실(22, 23, 24, 25)을 마련하여 순차적으로 공기와 배기가스를 순환시켜 예열하기 때문에 배기가스의 폐열 흡수율을 높일 수 있다.

도 7은 본 발명 다른 실시 예를 도시해 보인 정단면도이다.

또한, 본 발명 폐열회수장치(1)는 배기가스의 폐열흡수율을 높이기 위하여 배기가스 배출 하우징(5)과 배기가스 인입 하우징(4) 사이에는 상기 배기가스 배출 하우징(5)과 배기가스 인입 하우징(4)에 내설된 열교환기(3)와 동일한 구조의 열교환기(3)와 예열실(22, 23, 24, 25)을 갖는 연결하우징(26)을 결합한다.

따라서 상기 폐열회수장치(1)를 공장에 설치할 때 설치된 면적을 고려하여 길이를 조절할 수 있도록 다수개의 연결하우징(26)을 임의의 개수만큼 선택하여 결합할 수 있다.

그러면 폐열회수장치(1)내에는 배기가스를 순환시키는 4개 이상의 열교환기(3)와 배기가스의 폐열을 흡수하여 공기를 예열하는 예열실(22, 23, 24, 25)을 확보하여 인입되는 배기가스 및 공기를 여러번 순환시켜 예열할 수 있는 구조이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 열교환기를 통해 배출되는 배기가스의 높은 폐열을 건조기로 공급되는 찬 공기를 1, 2차에 걸쳐 예열하여 높은 온도의 회수율을 제공함으로써 건조기에서 공급되는 공기의 가열시간을 단축하여 연료절감에 따른 열효율을 높일 수 있어 건조물의 생산단가를 낮추는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 배기가스에 함유되어있는 유지분이나 고형물 등을 별도의 세척장치가 필요없이 배기가스와 찬 공기의 온도차로 인한 결로현상을 통해 발생되는 물방울에 의한 자연드레인방식으로 열교환기의 파이프가 막히는 것을 방지하여 우수한 내구성을 제공하는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 다수의 건조 챔버로 구성된 건조기와, 투입된 가공물에 열을 가하여 건조시킨 후 발생된 고온의 오염된 배기가스를 받아들이고 내보내는 인입구 및 배출구를 갖추고서 배기가스의 연무를 여과하는 배기가스 필터와 주변으로부터의 찬 공기를 여과는 에어필터를 통해 받아들이고 내보내는 관통구를 갖춘 하우징과, 이 하우징 내에서 관통구를 가로질러 수용되어서 이를 관통하는 배기가스의 보유열에 의해 측면으로 지나가는 찬 공기를 예열하도록 된 파이프형 열교환기가 구비된 폐열회수장치에 있어서,

   폐열회수장치의 한쪽에 배기가스를 인입하는 배기가스 인입 하우징을 설치하여 다른쪽으로 배기가스를 배출하는 배기가스 배출하우징을 설치하며 배기가스 인입 하우징과 배출가스 배출 하우징 사이에 인입된 배기가스를 통해 찬 공기를 예열하는 열교환기를 설치하되, 열교환기 하우징에 내설된 열교환기의 파이프는 배기가스에서 발생되는 고형물 및 유지분을 결로현상에 의해 자연세척할 수 있도록 배기가스 배출 하우징 방향으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 폐열회수장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 폐열회수장치는 배기가스 배출 하우징과 배기가스 인입하우징 양단을 플렌지에 의해 결합하고 내부에는 다수개의 파이프가 수직으로 배열된 열교환기를 내설한 상태에서 상부 양단에는 배기가스를 인입 및 배출하도록 배기가스 인입구와 배기가스 배출구를 형성하고, 상기 배기가스 인입구와 배기가스 배출구 사이 배기가스 인입 하우징과 배기가스 배출 하우징의 상부와 하부 내부에는 열교환기를 통해 배출되는 배기가스를 순환하도록 다수개의 순환부와 유입되는 공기를 순차적으로 예열할 수 있도록 소정의 간격으로 설치된 복수개의 방열플레이트에 의해 분할된 다수개의 예열실과 이를 연결할 수 있도록 전면과 배면에는 에어 연결관이 설치된 것을 특징으로 하는 폐열회수장치.
5. 제 4항에 있어서, 상기 폐열회수장치는 배기가스의 폐열흡수율을 높이기 위하여 배기가스 배출 하우징과 배기가스 인입하우징 사이에는 상기 배출 하우징과 배기가스 인입 하우징에 내설된 열교환기와 동일한 구조의 열교환기와 예열실을 갖는 연결하우징을 설치된 장소에 알맞게 임의의 개수만큼 결합하여 공기를 예열하는 것을 특징으로 하는 폐열회수장치.

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