KR100777233B1 - 열교환기 세정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기의 내부에 쌓여 있는 더스트를 세정하기 위한 열교환기 세정방법에 있어서, 상기 열교환기의 내부로 공급하기 위한 기체 상태의 초임계유체가 제공되어지는 제 1단계와, 상기 제 1단계에서 제공되어진 초임계유체를 압축하여 상기 기체상태의 초임계유체를 액체상태의 초임계 유체로 만드는 제 2단계와, 상기 액체 상태의 초임계유체를 열교환기의 내부로 공급하는 제 3단계와, 상기 열교환기의 내부로 공급되어진 초임계유체를 이용하여 상기 열교환기의 내부에 쌓여 있는 더스트를 세정하는 제 4단계와, 상기 열교환기의 내부를 세정한 액체상태의 초임계유체를 열교환기의 외부로 배출하는 제 5단계와, 상기 열교환기의 외부로 배출되어진 액체상태의 초임계유체를 기체상태의 초임계 유체로 바꾸는 제 6단계와, 상기 제 6단계에서 기체로 변한 초임계유체를 압축하여 액체상태의 초임계유체를 만들어 열교환기의 내부로 재공급하는 제 7단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 열교환기 세정방법을 요지로 한다.

열교환기

Description

열교환기 세정 방법{Method of cleaning a heat exchanger}

도 1은 본 발명에 의한 열교환기 세정 방법이 적용된 상태를 나타내는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 열교환기 20: 열화 축적물 탱크

30: 이산화탄소 가스탱크 40: 감압밸브

50: 기체압축기 60: 예열기

본 발명은 열교환기 세정방법에 관한 것으로서, 특히 제철소의 코크스오븐에서 발생하는 코크스 오븐가스를 정제하는 화성공정중 경유회수공정의 열교환기을 세정하는 공정에서 초임계상태인 이산화탄소을 이용하여 흡수유가 흐르는 열교환기에 누적되어 있는 슬러지를 용해하는 열교환기 세정방법에 관한것이다.

일반적으로 코크스 오븐가스 중에 함유되어 있는 조경유를 회수하기 위하여 흡수유를 흡수액으로 하여 조경유포집탑에서 조경유를 포집하고 난 후, 흡수유중에 함유되어 있는 조경유를 증류공정에서 스팀을 이용하여 조경유를 생산하고 있다.

조경유 포집탑 하부에서 유출되는 상온의 조경유함유 흡수액은 열교환기을 지나 단계적인 승온과정을 통해 180℃을 유지한 후 증류탑에 공급된다. 이와 같이 흡수유가 상온에서 180℃로 온도변화가 동반됨에 따라 흡수유가 열화되어 열교환기내부에 누적되어 열교환기의 열전달효율을 저하시킴에 따라 증류탑에 공급되는 요구온도를 보이지 않고 있다.

열교환기에 누적된 슬러지를 제거하여 열전달효율을 향상시키기 위하여 사용되는 방법으로는 화학약품을 이용한 화학세정법 및 고압의 압축공기를 분사하여 열교환기에 누적된 슬러지를 제거하는 기계적인 세정법이 자주 이용되고 있다.

화학세정법은 화학약품을 사용함으로써 세정후 폐수문제가 대두되어 2차적인 문제를 발생시킴에 따라 현재는 거의 사용하고 않고 있는 방법이고, 기계적인 세정법이 자주 사용되고 있지만, 기대하는 만큼의 효율을 보여주지 못하고 있으므로 열교환기를 전부 분해하여 작업자들에 의한 슬러지제거방법이 사용되고 있다. 이와 같은 기계적인 세정법은 세정소요시간이 너무 오래 걸려서 설비의 휴지가 길게 되어 경제적이지 못한 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 열교환기에 누적된 슬러지에 대하여 용해력이 뛰어나면서 폐수처리문제가 발생하지 않는 초임계 상태의 이산화탄소를 이용한 열교환기 세정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적은 열교환기의 내부에 쌓여 있는 더스트를 세정하기 위한 열교환기 세정방법에 있어서, 상기 열교환기의 내부로 공급하기 위한 기체 상태의 초임계유체가 제공되어지는 제 1단계와, 상기 제 1단계에서 제공되어진 초임계유체를 압 축하여 상기 기체상태의 초임계유체를 액체상태의 초임계 유체로 만드는 제 2단계와, 상기 액체 상태의 초임계유체를 열교환기의 내부로 공급하는 제 3단계와, 상기 열교환기의 내부로 공급되어진 초임계유체를 이용하여 상기 열교환기의 내부에 쌓여 있는 더스트를 세정하는 제 4단계와, 상기 열교환기의 내부를 세정한 액체상태의 초임계유체를 열교환기의 외부로 배출하는 제 5단계와, 상기 열교환기의 외부로 배출되어진 액체상태의 초임계유체를 기체상태의 초임계 유체로 바꾸는 제 6단계와, 상기 제 6단계에서 기체로 변한 초임계유체를 압축하여 액체상태의 초임계유체를 만들어 열교환기의 내부로 재공급하는 제 7단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 열교환기 세정방법에 의하여 달성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본발명에 의한 열교환기 세정방법이 적용된 상태를 나타내는 도면으로서, 본 발명에 의하면, 핏치 및 카본 더스트로 구성된 흡수유 열화 축적물에 의해 표면이 오염된 열교환기(10)를 이산화탄소 가스를 기체압축기(50)를 이용하여 100bar로 유지하여 오염된 열교환기(10)로 공급하고, 이 때의 초임계 유체 및 열교환기(10)의 온도를 예열기(60)를 이용하여 40 ∼ 45℃ 로 일정하게 유지한다.

한편, 이산화탄소, 물 또는 암모니아의 초임계 유체는 특정한 온도와 높은 압력에서만 존재한다. 초임계 유체는 액체와 같은 밀도를 가지나 팽창하여 그것을 담는 용기를 가득 채우려는 기체와 같은 성질을 또한 가지고 있다.

오염된 열교환기(10)에 공급되는 초임계유체인 이산화탄소와 열교환기(10) 표면에 축적된 흡수유 열화축적물과의 접촉시간을 10-15분으로 하여 흡수유 열화축적물을 용해한 초임계유체는 이산화탄소 가스탱크(30)로 보내지면서 감압밸브(40)에 의하여 대기압의 이산화탄소로 바뀌어 재순환되고 탱크에 흡수유 열화축적물이 쌓이면서 오염된 열교환기(10)를 세정하는 방법을 제공하고자 한다.

이산화탄소가스가 초임계조건을 만족하기 위해서는 압력이 74Bar이상을 유지해야 하는데 이와 같은 초임계 유체인 이산화탄소가 흡수유 열화 축적물을 용해하는데 있어서 압력을 100Bar로 유지하는 것이 최대의 용해량을 얻을 수가 있었다.

초임계조건을 만족하면서 위에서 제시한 압력보다 낮을시에는 초임계 유체인 이산화탄소가 열화축적물표면에 확산할 수 있는 충분한 운동점도를 갖지 못하여 초임계 유체와 열화 축적물간에 물질전달계수가 낮아서 열화축적물을 용해하지 못한다.

오염된 열교환기(10)에 공급되는 초임계 유체의 압력이 100Bar이상일 때는 초임계유체가 열교환기(10)를 지나갈 때 난류를 형성함으로 인하여 용해된 열화축적물들간에 재결합이 일어나게 되어 열교환기(10)표면에 재부착과정을 거침으로 인하여 물질전달계수가 낮아지게 된다.

온도는 초임계 유체의 점도와 상관관계를 갖는 것으로서 온도가 낮거나 높을 때에는 초임계유체의 운동점도가 낮아 초임계 유체가 열화 축적물에 확산되지 못하여 물질전달게수가 낮아지므로 용해정도가 낮아지게 된다

초임계 유체와 열화축적물간에 접촉시간은 초임계 유체가 열교환기(10)을 통과할 때 유체의 흐름패턴 및 확산을 결정하는 중요한 인자로서 접촉시간이 짧게 되 면 열교환기(10)을 통과하는 유체의 흐름이 난류를 형성함으로써 물질전달계수가 낮아지게 되어 용해량이 적어기제 되고, 접촉시간이 길게 되면 열화 축적물에 충분히 확산할수 있는 시간이 짧게 되어 용해량이 적어지게 된다.

위에서 제시한 접촉시간으로는 초임계 유체가 열교환기(10)를 통과할 때 층류를 형성함으로써 열화축적물의 최대 용해량을 얻을 수가 있었다.

(실시예)

이하, 본발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

초임계유체온도 (℃)	초임계유체압력(Bar)	접촉시간 (분)	세정전과 세정후의 압력차(bar)
35	90	10	0.5
40	90	10	0.3
45	100	15	0.2
50	100	15	0.35

초임계유체의 온도가 증가함에 따라 세정전과 세정후의 압력차가 감소하였지만, 45C이상에서는 압력차가 증가함을 보여주고 있다.

초임계유체온도(℃)	초임계유체압력(Bar)	접촉시간 (분)	세정전과 세정후의 압력차 (bar)
40	80	10	0.35
40	90	10	0.2
45	100	15	0.1
45	110	15	0.3

초임계유체의 압력이 증가함에 따라 압력차가 감소하는 것을 보여주고 있다가 압력이 지나치게 높으면 세정효과가 저조하여 세정전과 세정후의 압력차는 증가하였다.

또한 초임계유체의 압력이 온도보다 열교환기(10)의 세정을 결정하는 우선적인 인자인 것을 확인하였다.

초임계유체온도(℃)	초임계유체압력(Bar)	접촉시간 (분)	세정전과 세정후의 압력차 (bar)
40	90	5	0.45
40	90	10	0.4
45	100	15	0.2
45	100	20	0.5

초임계 유체와 얄화축적물간의 접촉시간이 증가함에 따라 세정전과 세정후의 압력차도 감소하다가 증가하는 것을 보여주고 있다.

본 발명에 의하여 열교환기 내부에 쌓여 있는 더스트를 효과적으로 세척할 수 있으며, 또한 세정된 후에도 세정액의 2차적인 처리문제가 발생하지 않기 때문에 오염문제도 해결할 수 있는 우수한 효과가 있다.

Claims (2)

1. 삭제
2. 열교환기의 내부에 쌓여 있는 더스트를 세정하기 위한 열교환기 세정방법에 있어서,

   상기 열교환기의 내부로 공급하기 위한 기체 상태의 초임계유체가 제공되어지는 제 1단계와,

   상기 제 1단계에서 제공되어진 초임계유체를 압축하여 상기 기체상태의 초임계유체를 액체상태의 초임계 유체로 만드는 제 2단계와,

   상기 액체 상태의 초임계유체를 열교환기의 내부로 공급하는 제 3단계와,

   상기 열교환기의 내부로 공급되어진 초임계유체를 이용하여 상기 열교환기의 내부에 쌓여 있는 더스트를 세정하는 제 4단계와,

   상기 열교환기의 내부를 세정한 액체상태의 초임계유체를 열교환기의 외부로 배출하는 제 5단계와,

   상기 열교환기의 외부로 배출되어진 액체상태의 초임계유체를 기체상태의 초임계 유체로 바꾸는 제 6단계와,

   상기 제 6단계에서 기체로 변한 초임계유체를 압축하여 액체상태의 초임계유체를 만들어 열교환기의 내부로 재공급하는 제 7단계를 포함하여 이루어지고,

   상기 열교환기의 내부로 공급되어지는 초임계유체는 이산화탄소로 하고, 상기 초임계유체를 상기 열교환기의 내부에 공급할 때의 온도는 40∼45℃ 로 유지하는 것을 특징으로 하는 열교환기 세정방법.

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