KR100890062B1 - 시료가스 채취용 프로브 유니트 및 이를 이용한 배기가스 원격측정시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시료가스 채취용 프로브 유니트 및 이를 이용한 배기가스 원격 측정시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 습식소각로의 굴뚝에 설치되어 증기의 응결 및 이물질 유입을 방지하여 습식조건하에서도 채취된 시료가스의 정확한 분석이 이루어질 수 있는 시료가스 채취용 프로브 유니트 및 이를 이용한 배기가스 원격측정시스템에 관한 것이다.

본 발명의 시료가스 채취용 프로브 유니트는 배기가스가 배출되는 습식소각로의 굴뚝 내부에 삽입되어 시료가스를 채취하는 채취부와, 굴뚝에 고정되어 채취부를 지지하는 고정부와, 굴뚝의 외부에 위치하도록 고정부에 연결되며 채취부로부터 채취된 시료가스가 유입되어 시료가스 중의 이물질을 필터링하는 필터부를 구비하며, 채취부 및 필터부는 시료가스를 설정된 온도로 가열시키기 위한 제 1 및 제 2 히터를 각각 구비한다.

본 발명에 의하면 히터에 의해 굴뚝의 내부와 동일한 온도 또는 그 이상으로 시료가스를 가열시킴으로써 냉각으로 인한 응축수의 발생을 방지하고 시료가스 중의 수분을 제거함으로써 습식조건하에서도 정확한 배기가스의 분석이 이루어질 수 있다.

굴뚝, 가스, 분석, 원격측정시스템, 히터, 온도센서, 응축

Description

시료가스 채취용 프로브 유니트 및 이를 이용한 배기가스 원격측정시스템{Sample gas sampleing probe unit and exhaust gas telemetering System using the same}

본 발명은 시료가스 채취용 프로브 유니트 및 이를 이용한 배기가스 원격 측정시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 습식소각로의 굴뚝에 설치되어 증기의 응결 및 이물질 유입을 방지하여 습식조건하에서도 채취된 시료가스의 정확한 분석이 이루어질 수 있는 시료가스 채취용 프로브 유니트 및 이를 이용한 배기가스 원격측정시스템에 관한 것이다.

일반적으로 화석연료를 태워 그 화력으로 발전을 하는 화력발전소 및 산업 폐기물이나 일반 생활쓰레기를 소각처리하는 소각장에서는 인체에 유해한 다양한 종류의 유해물질이 배기가스에 포함되어 배출된다.

상기의 유해물질로는 염화수소와 같은 할로겐족가스와 질소산화물, 아황산가스, 일산화탄소, 염화수소, 암모니아 등의 연소가스를 들 수 있다. 이와 같은 유해물질들은 인체에 흡수된 후 축척이 되면 각종 질병을 유발시키게 되는 것은 물론, 자연환경에도 나쁜 영향을 주는 것으로 각종 조사 및 실험을 통해 입증이 되고 있 다.

상기와 같은 이유로 전 세계적으로 소각장 및 화석연료를 사용하는 사업장의 경우에는 법에 의해 유해물질의 배출량을 규제받고 있으며, 국내에서도 환경부고시를 통해서 배출가스에 포함되는 유해물질의 배출량을 제한하고 있다.

따라서 유해물질의 배출을 방지하기 위하여 굴뚝을 통해 배출되는 배기가스의 일부를 채취한 시료가스에 포함된 각 성분 및 농도 등을 상시적으로 분석하는 분석기를 구비하여 그 분석결과에 따라 적절한 조치를 취하게 된다.

현재 소각로 또는 공장 굴뚝으로부터의 배출되는 배기 가스의 성분을 분석 측정하는 방식으로서, 굴뚝으로부터 배출되는 가스를 일부 샘플 추출하여 이를 샘플링 라인을 통해서 특정 장소에 설치된 측정기로 측정하는 샘플링 측정 방식과 굴뚝 외벽에 측정기를 직접 취부하여 배출 가스를 측정하는 인시츄 방식이 사용된다.

이 중 샘플링 측정방식은 채취된 시료가스 중의 수분 및 먼지 제거 과정을 포함한 전처리 과정을 거친 후에 분석기에서 가스 농도를 측정하게 된다.

이러한 배기가스 분석기용 전처리 장치는 산업체의 굴뚝으로부터 배출되는 유해 배기가스의 분석시 분석기 내로 유입되는 시료가스를 일정 조건으로 유입시켜 최적의 가스 분석이 구현되도록 굴뚝과 분석기 사이에 설치된다.

굴뚝의 내부에 설치된 전처리장치의 채취관을 통해 채취된 시료가스를 분석기로 유입시키면 분석기는 시료가스 중의 특정 성분의 농도를 측정하게 되는 것이다.

이 경우 가스의 정확한 분석이 이루어지기 위해서 시료가스가 균일한 기체상 태가 유지되어야 한다. 그렇지 않고 배기가스가 굴뚝을 통과하는 동안 배기 가스의 온도저하로 인해 이슬점 이하로 냉각이 되거나 배기가스 중의 수분함량이 20%이상인 습식소각로에서는 시료가스 중에 포함된 증기가 응축되어 수분이 혼합됨으로써 정밀한 분석이 이루어지지 않는다. 또한, 시료가스가 냉각되면 채취관의 내부 및 연결관에 응축수가 발생되는 문제점이 발생한다.

예를 들어 염화수소를 포함하는 할로겐족가스를 측정하는 방법은 굴뚝 내의 배출가스에서 채취된 시료가스를 흡수액에 흡수시킨 후 흡수액에 용해된 염화수소 등의 농도를 측정하여 배출량을 산출하게 된다. 이 경우 시료가스는 180℃ 이상의 온도가 유지되어야 한다. 이는 시료가스의 냉각으로 인해 발생한 응집된 액체에 시료가스에 포함된 할로겐족가스의 일부가 용해되어 분석기에서의 정밀한 분석을 어렵게 하기 때문이다.

그리고 할로겐족가스를 제외한 연소가스인 질소산화물, 아황산가스, 암모니아 등을 측정하는 방법은 시료 채취기에 채취된 시료가스를 적외선분광기로 측정을 하게 된다. 이 경우 역시 시료가스 중에 수분이 포함되면 정밀한 분석이 어렵고, 전처리 장치 및 분석기의 부식에 의한 내구성 저하라는 문제점을 수반하게 된다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위한 일환으로 대한민국 등록 실용신안 제 0401194호, 등록 특허 제 0788397호에는 기체시료 전처리 장치 및 배출가스 시료채취기가 개시되어 있다.

상기 개시된 전처리 장치 및 시료채취기는 굴뚝의 내부에 삽입되는 채취관과, 채취관과 연결되어 굴뚝의 외부에 설치되는 본체로 이루어지며, 상기 본체에는 채취관으로부터 채취된 시료가스를 가열시키기 위해 히터가 마련된 구성으로 이루어진다.

하지만 상기 전처리 장치 및 시료채취기는 본체에만 히터가 설치되어 있기 때문에 채취관의 입구나 채취관의 내부 통로 상으로 유입되는 시료가스는 충분히 가열되지 않는다. 따라서 채취관의 내부 통로에 시료가스 중에 함유된 증기가 응축되어 시료가스의 흐름을 저해하는 문제점이 발생한다. 특히, 이러한 문제점은 습식조건하에서 더욱 빈번하게 발생할 수 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 굴뚝으로부터 채취된 시료가스가 냉각으로 인한 증기의 응축을 방지하고 시료가스 중의 이물질을 제거함으로써 습식조건하에서도 분석기에서 정확한 분석이 이루어질 수 있는 시료가스 채취용 프로브유니트 및 이를 이용한 배기가스 원격측정시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 배기가스가 배출되는 배출통로 상에 설치되도록 굴뚝의 내부로 삽입되는 채취관을 굴뚝의 내부온도과 동일하게 유지하여 채취관의 내부 통로에 응축수가 발생하는 것을 방지할 수 있는 시료가스 채취용 프로브 유니트 및 이를 이용한 배기가스 원격측정시스템을 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시료가스 채취용 프로브 유니트는 배기가스가 배출되는 습식소각로의 굴뚝 내부에 삽입되어 시료가스를 채취하는 채취부와; 상기 굴뚝에 고정되어 상기 채취부를 지지하는 고정부와; 상기 굴뚝의 외부에 위치하도록 상기 고정부에 연결되며 상기 채취부로부터 채취된 시료가스가 유입되어 상기 시료가스 중의 이물질을 필터링하는 필터부;를 구비하며, 상기 채취부 및 상기 필터부는 상기 시료가스를 설정된 온도로 가열시키기 위한 제 1 및 제 2 히터를 각각 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 채취부는 상기 제 1히터가 내장된 하우징과, 상기 하우징의 내부를 관 통하도록 설치되며 상기 시료가스가 유입되는 채취관과, 상기 하우징의 내부에 설치되는 제 1온도 센서를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 필터부는 외측면에 상기 제 2히터가 설치되며 상기 채취관과 연통되어 상기 시료가스가 유입되는 챔버와, 상기 제 2히터를 감싸는 보온커버와, 상기 챔버의 개방된 일측에 결합되며 상기 시료가스가 유출되는 유출구가 형성된 캡과, 상기 캡에 결합되어 상기 챔버의 내부에 설치되며 상기 유출구로 유출되는 시료가스 중의 이물질을 필터링하는 필터부재와, 상기 필터부재를 수용하도록 상기 캡에 결합되며 다수의 관통공이 형성된 필터커버와, 상기 챔버로 유입되는 시료가스의 온도를 감지하기 위한 제 2온도 센서를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 고정부는 상기 굴뚝의 벽체 외측에 결합되는 플랜지와, 상기 굴뚝의 벽체에 마련된 삽입공에 삽입되는 상기 하우징과 나사결합되며 상기 플랜지의 일면에 형성된 제 1체결부와, 상기 제 1체결부가 형성된 면과 대향되는 플랜지의 타면에 형성되어 상기 챔버와 나사결합되며 상기 제 2온도센서가 장착되는 제 2체결부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배기가스 원격측정시스템은 배기가스가 배출되는 습식소각로의 굴뚝 내부에 삽입되어 시료가스를 채취하는 채취부와, 상기 굴뚝에 고정되어 상기 채취부를 지지하는 고정부와, 상기 굴뚝의 외부에 위치하도록 상기 고정부에 연결되며 상기 채취부로부터 채취된 시료가스가 유입되어 상기 시료가스 중의 이물질을 필터링하는 필터부를 구비하며,상기 채취부 및 상기 필터부는 상기 시료가스를 설정된 온도로 가열시키기 위한 제 1 및 제 2 히터를 각각 구비하는 시료가스 채취용 프로브 유니트와; 상기 프로브 유니트로부터 유입되는 상기 시료가스를 분석하는 분석부와; 상기 분석부와 유/무선통신으로 연결되어 상기 분석부로부터 분석된 데이터를 제어감시하는 관제부;를 구비한다.

상기 시료가스 채취유니트는 상기 채취부에 설치되어 상기 배기가스의 온도를 측정하는 제 1온도 센서와, 상기 필터부로 유입되는 시료가스의 온도를 감지하기 위한 제 2온도 센서를 구비하고, 상기 제 1 및 제 2온도 센서로부터 출력되는 신호에 의해 상기 제 1 및 제 2히터를 각각 제어하는 컨트롤러를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 히터에 의해 굴뚝의 내부와 동일한 온도또는 그 이상의 온도로 시료가스를 가열시킴으로써 냉각으로 인한 응축수의 발생을 방지하고 시료가스 중의 수분을 제거함으로써 습식조건하에서도 정확한 배기가스의 분석이 이루어질 수 있다.

또한, 굴뚝의 내부와 외부에 배치되어 서로 다른 온도 영역에 위치하는 채취부 및 필터부에 각각 제 1 및 제 2히터가 내장되어 컨트롤러에 의해 제어됨으로써 프로부 유니트 전체를 균일한 온도로 가열시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 시료가스 채취용 프로브 유니트와 이를 이용한 배기가스 원격측정시스템에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배기가스 원격측정시스템이 현장에 적용된 상태를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1에 적용된 시료가스 채취용 프로브 유니트의 분리 사시도이고, 도 3은 도 1에 적용된 프로브 유니트가 굴뚝의 벽체에 설치된 상태를 나타내는 단면도이고, 도 4는 도 1의 배기가스 원격측정시스템에서 제 1 및 제 2히터의 온도 제어를 나타내는 블록도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 배기가스 원격측정시스템(Telemetering System, TMS)은 굴뚝(3)에 설치된 프로브 유니트(10)를 통해 시료가스가 채취되고, 채취된 시료가스는 연결튜브(90)를 통해 분석부(110)로 공급된다. 그리고 분석부(110)에서 측정한 데이터는 유무선망을 통해 원거리의 중앙통제소인 관제부(130)로 전송됨으로써 산업체의 굴뚝에서 배출되는 배기가스를 감시하는 장치이다.

본 발명의 가장 큰 특징인 프로브 유니트(10)는 산업체, 특히 배기가스 중의 수분함량이 20% 이상인 습식 소각로로부터 배출되는 가스로부터 시료가스를 채취하기 위한 것으로, 굴뚝(3)으로부터 배출되는 유해 배기가스의 분석시 분석부로 유입되는 시료가스 중의 수분 및 먼지를 제거하여 분석부에서 최적의 가스 분석이 구현되도록 한다.

프로브 유니트(10)는 굴뚝(3)의 내부에 삽입되어 배기 가스가 배출되는 배출통로 상에 설치되는 채취부(20)와, 채취부(20)를 지지하는 고정부(40)와, 고정부(40)에 연결되어 채취된 시료가스 중의 이물질을 필터링하는 필터부(60)로 구성된다.

고정부(40)는 굴뚝의 벽체에 설치되는 것으로서, 채취부(20)와 필터부(60)사이에 형성되어 채취부(20)와 필터부(60)를 상호 연결시킨다. 고정부(40)는 내부 중앙에 유로가 형성되어 채취부(20)에서 채취된 시료가스가 필터부(60)로 유입될 수 있는 구조를 가진다.

고정부(40)로 중공이 형성된 원판형의 플랜지(41)가 굴뚝(3)의 벽체 외측면에 나사부재에 의해 결합된다. 플랜지(41)의 양면 중 굴뚝을 향하는 일면에는 채취(20)부와 결합되는 원통형의 제 1체결부(51)가 돌출되어 형성된다. 바람직하게 제 1체결부(51)는 채취부가 결합 및 분리가능하도록 내주면에 나사산이 형성된다. 그리고 플랜지(41)의 양면 중 굴뚝(3)의 바깥을 향하는 타면에는 필터부(60)와 결합되는 원통형의 제 2체결부(53)가 돌출되어 형성된다. 바람직하게 제 2체결부(53)는 필터부(60)가 결합 및 분리가능하도록 내주면에 나사산이 형성된다.

상기 도시된 예와 달리 제 1 및 제 2체결부(51)(53)는 플랜지(41)와 이체로 형성되어 플랜지의 중공에 결합되는 구조를 가질 수 있다. 예를 들어 원판형의 플랜지와, 플랜지의 중공에 삽입되어 플랜지의 양면방향으로 일정길이 돌출되도록 설치되는 원통형의 커플링이 결합될 수 있다. 이 경우 커플링의 양 단부의 내주면에는 채취부 및 필터부와 각각 나사 결합될 수 있도록 나사산이 형성된다.

채취부(20)는 고정부(40)에 의해 지지되어 굴뚝(3)의 배출통로상에 설치된다. 고정부(40)는 제 1히터(35)가 내장된 하우징(21)과, 하우징(21)의 내부를 관통하도록 설치되는 채취관(31)과, 가스의 온도를 감지하는 제 1온도 센서(미도시)를 구비한다.

하우징(21)은 내부에 일정한 크기의 공간을 가지며 일측이 개방된 통형의 형상을 가진다. 그리고 개방된 일측의 외주면에는 고정부의 제 1체결부(51)와 나사결합되는 나사산(27)이 형성된다. 하우징이 제 1체결부에 나사결합시 기밀유지를 위한 오링(29)이 설치된다. 굴뚝(3)의 벽체에는 외부에서 내부로 수평으로 관통된 삽입공이 형성되고, 이 삽입공으로 하우징(21)이 삽입된다. 바람직하게 하우징(21)은 굴뚝(3) 내경의 절반 정도 지점까지 삽입되도록 설치된다. 그리고 굴뚝(3)의 내부에 위치하는 하우징(21)의 단부에는 채취관이 관통되는 홀(23)이 형성된다.

채취관(31)은 굴뚝(3)의 외측에서 하우징(21)의 내부 공간을 수평으로 관통하여 홀(23)로 삽입된다. 이 경우 채취관(31)의 말단은 하우징(21)으로부터 일정 정도 돌출되도록 설치되어 굴뚝(3)의 배출통로상에 노출되도록 위치한다.

채취관(31)은 내부가 중공인 원형의 파이프형상을 가지며, 굴뚝(3)으로 배출되는 배기가스의 일부가 유입된다. 일 예로 채취관(31)은 부식을 방지하고 내구성을 높이기 위해 sus 316 재질의 1/2″튜브를 이용한다. 그리고 내식성을 향상시키기 위해 채취관(31)은 테프론 코팅될 수 있다.

본 발명에서 채취부(20)는 채취된 시료가스 중에 포함된 증기가 응축하는 것을 방지하도록 굴뚝(3)의 내부온도와 동일온도로 가열하는 제 1히터(35)가 하우징(21)의 내부에 설치된다.

제 1히터(35)로는 채취관(31)과 나란하게 배치되는 다수의 카트리지 히터를 사용한다. 카트리지 히터는 중공관체와, 중공관체에 내설되어 소정의 열을 전도시키는 전열코일로 구성된다. 도시된 예에서는 제 1히터(35)로는 250W 용량의 카트리 지 히터를 2개 사용한다. 제 1히터(35)는 컨트롤러 박스(95)와 전선으로 연결되어 전원을 공급받는다. 이 경우 제 1히터(35)와 연결된 전선은 도시되지 않았지만 제 2체결부에 형성된 홀을 통해 외부로 연장된다. 제 1히터(35)는 채취부(20)로 유입되는 시료가스를 120 내지 250℃ 범위 내에서 가열시킨다. 이 경우 하우징(21)의 내측에 설치된 제 1온도센서에 의해 시료가스의 온도가 감지된다.

한편, 본 발명은 시료가스의 보다 정확한 분석을 위해 상술한 바와 같이 시료가 균일한 기체 상태를 유지할 수 있도록 하는 구성과 함께, 기체 상의 시료가스에 혼합되어 있는 미세먼지 등을 포함하는 이물질을 제거해 줄 수 있도록 하는 구성을 더욱 포함하는 것이 바람직한데, 이를 위해 채취관(31)과 연통되도록 고정부(40)의 일측에 필터부(60)가 설치된다.

필터부(60)는 채취관(31)과 연통되어 시료가스가 유입되는 챔버(61)와, 챔버(61)의 개방된 일측에 결합되며 시료가스가 유출되는 유출구가 형성된 캡(65)으로 이루어진다. 그리고 캡(65)에는 필터부재(75)와 필터커버(71)가 결합되어 챔버(61)의 내부에 설치된다. 그리고 챔버(61)의 외측에는 챔버(61)를 감싸는 제 2히터(81)가 설치되고, 제 2히터(81)는 보온커버(85)에 의해 감싸진다.

챔버(61)는 내부에 일정한 크기의 공간을 가지는 원통형의 통형 구조를 가지며 양측이 개방된다. 챔버(61)의 개방된 일측은 제 2체결부(53)와 나사결합되도록 외주면에 나사산이 형성된다. 그리고 챔버(61)의 개방된 타측에는 캡(65)이 나사결합되도록 내주면에 나사산이 형성된다. 이 경우 기밀유지를 위해 챔버(51)의 양측의 결합부위에는 오링(88)(89)이 각각 설치된다.

챔버(61)의 측면에는 2개의 포트가 형성되는 데, 이는 캘리브레이션 가스(calibration gas)가 주입되는 포트(62)와 퍼지에어(purge air)가 주입되는 포트(63)가 형성된다.

캡(65)은 중앙에 시료가스가 유출되는 유출구가 관통되어 형성되며 반경이 점차 커지는 4개의 단(66)(67)(68)(69)으로 구성된다. 반경이 가장 작은 제 1단(66)은 필터부재(75)가 고정되며, 제 1단보다 반경이 더 큰 제 2단(67)은 외주면에 나사산이 형성되어 필터커버(71)가 나사결합되며, 제 2단보다 반경이 더 큰 제 3단(68)은 외주면에 나사산이 형성되어 챔버(61)가 나사결합된다.

필터부재(75)와 필터커버(71)는 캡(65)에 각각 결합되어 챔버(61)의 내부에 내장된다. 필터부재(75)는 일측이 개구된 통형으로 형성되며, 0.3㎛이상의 입자를 99.9%이상 필터링할 수 있는 고성능 필터를 이용하는 것이 바람직하다. 일 예로 필터부재(75)는 실리카 파이버(silca fiber)재질로 이루어질 수 있다. 이러한 필터부재(75)는 채취관(31)을 통해 유입되는 시료가스 중의 이물질을 필터링하여 순수한 시료가스만 분석부(110)로 공급되도록 함으로써 가스의 정확한 측정이 이루어지도록 한다.

필터커버(71)는 필터부재(75)를 둘러싸는 통형의 구조로 필터부재(75)로 이물질이 유입되는 것을 1차적으로 방지한다. 특히, 필터커버(71)는 외측면에 다수의 관통공이 형성되어 있고, 전면은 막혀있는 구조이므로 시료가스의 유입시 시료가스가 필터커버(71)의 측면으로 골고루 확산되도록 하여 필터부재(75)의 일부분으로만 가스가 유입되는 것을 방지한다.

상기의 구조를 가지는 필터부(60)는 시료가스 중의 미세먼지를 효과적으로 제거하며 필터부재(75)의 교환이 용이하다. 챔버(61) 내로 유입된 시료가스는 필터부재(75)를 통과하여 캡(65)의 유출구를 통해 유출된다. 캡(65)의 후면측 유출구에는 분석부(110)로 연장되는 연결튜브(90)가 연결된다.

제 2히터(81)는 챔버 전체를 균일하게 빠른 시간에 가열할 수 있도록 밴드히터를 이용하는 것이 바람직하다. 도시된 예에서는 300W용량의 밴드히터를 이용한다. 이러한 제 2히터(81)는 챔버(61) 내부의 온도를 굴뚝(3) 내부의 온도보다 더 높은 온도로 가열시킴으로써 시료가스 중의 수분을 제거하여 순수한 시료가스만이 분석부(110)로 공급되도록 한다.

제 2히터(81)의 바깥측에는 제 2히터(81)를 둘러싸는 보온커버(85)가 설치된다. 보온커버(85)는 장착의 용이성을 위해 일측에 매직테이프(magic tape)가 부착된다. 이외에도 후크나 단추 등의 파스너(fastener) 등을 이용할 수 있다.

그리고 본 발명에서 필터부(60)는 챔버(61)의 내부로 유입되는 시료가스의 온도를 측정하기 위해 제 2온도센서(87)가 설치된다. 제 2온도센서(87)는 챔버(61) 내부의 시료가스의 온도를 정확히 측정하기 위해 채취관(31)을 통해 챔버(61)의 내부로 유입되는 유로상에 설치된다. 일 예로 제 2체결부(53)에 센서장착홀(55)이 형성되고, 센서장착홀(55)에는 제 2온도센서(87)가 삽입되어 설치된다. 제 2온도센서(87)는 전선을 통해 컨트롤러 박스(95)로 연결된다. 제 2온도센서(87)는 통상적인 RTD(PT 100ohm) 또는 K타입의 온도센서를 이용할 수 있다. 이외에도 제 2온도센서는 챔버의 측면에 형성된 센서장착홀에 삽입될 수 있다.

한편, 프로브 유니트에는 컨트롤러 박스(95)가 설치된다. 컨트롤러 박스(95)에는 컨트롤러(97)가 내장되어 있어 도 4에 도시된 바와 같이 제 1 및 제 2온도센서로부터 입력되는 신호에 의해 제 1 및 제 2히터(35)(81)의 작동을 제어하게 된다. 상기 제 1 및 제 2온도 센서로부터 감지된 시료 가스의 온도가 설정 온도 이하로 떨어질 경우 컨트롤러(97)는 제 1 및 제 2히터(35)(81)에 작동하도록 제어하여 가열시킨다. 컨트롤러(97)는 굴뚝(3)의 일 지점에 설치되어 굴뚝의 내부온도를 감지하는 제 3온도센서(미도시)로부터 입력되는 신호에 의해 제 1히터(35)에 전원을 인가하여 채취부를 설정된 온도로 가열시킨다.

그리고 컨트롤러 박스(97)의 일측에는 설정된 온도 및 현재의 온도를 출력하여 표시하는 LCD 출력부(미도시)가 마련되고, 온도설정이나 컨트롤러의 조작을 위한 조작부(미도시)가 더 마련된다.

분석부(110)는 프로브 유니트(10)와 튜브(90)로 연결되어 시료가스가 공급된다. 프로브 유니트(10)를 통과한 가스는 수분과 이물질이 제거된 기상의 상태로 분석부(110)로 유입된다.

분석부(110)는 사각의 통형 박스(101)의 내부에 설치된다. 박스(101)에는 내부를 일정한 조건으로 유지하기 위한 에어컨디셔너(103)나 시료가스를 일정온도로 냉각시키기 위한 시료가스 컨디셔너(105)가 설치될 수 있다.

분석부(110)는 시료가스 중의 오염물질 농도를 자동으로 실시간 측정하기 위한 장치로서, 다수의 분석기로 이루어진다. 각 분석기에서는 시료가스 중의 오염물 질인 SO₂, NOx, HCl, HF, NH₃, CO의 농도를 측정하게 된다. 그리고 각 측정항목에 대하여 Analog(4∼20mA), RS-232C, RS-485 등의 측정값 신호를 출력하게 된다.

상기와 같이 출력되는 각 측정항목의 데이터는 자료수집장치(미도시)로 전달된다. 자료수집장치(Data Logger)는 분석부에서 보내온 측정값 신호와 상태표시 신호를 실시간으로 (초당 1회 이상) 수집하여 5분(평균)데이터와 30분(평균) 데이터를 생성·저장하며, 유/무선망을 통해 관제부(12)로 데이터를 전송한다. 전송되는 신호는 RS-232C 표준을 따른다.

관제부(130)는 데이터 수집/분석/통계기능, 실시간 감시기능, 자동 예·경보 전송기능, 원격제어/원격명령기능, 배출부과금 자동계산 기능 등을 제공한다. 또한, 관제부(130)는 분석 항목의 측정치를 수집하여 배출허용기준을 초과할 우려가 있거나 초과하는 경우에 관리자 및 각 사업장과 지방자치단체에 전화, 핸드폰 및 팩스를 통하여 자동으로 경보하게 된다.

한편, 본 발명은 상기의 측정 항목 이외에도 먼지 및 비오염물질인 산소, 온도, 유량이 굴뚝에 설치된 각 센서 및 측정기기를 통해 실시간으로 측정되어 관제부(130)로 전송될 수 있음은 물론이다.

이상에서 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배기가스 원격측정시스템이 현장에 적용된 상태를 개략적으로 나타낸 사시도이고,

도 2는 도 1에 적용된 프로브 유니트의 분리 사시도이고,

도 3은 도 1에 적용된 프로브 유니트가 굴뚝의 벽체에 설치된 상태를 나타내는 단면도이고,

도 4는 도 1의 배기가스 원격측정시스템에서 제 1 및 제 2히터의 온도 제어를 나타내는 블록도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

3: 굴뚝 10: 프로브 유니트

20: 채취부 21: 하우징

31: 채취관 35: 제 1히터

40: 고정부 41: 플랜지

51: 제 1체결부 53: 제 2체결부

60: 필터부 61: 챔버

65: 캡 71: 필터커버

75: 필터부재 81: 제 2히터

85: 보온커버 90: 연결튜브

95: 컨트롤러 박스 110: 분석부

130: 제어부

Claims (6)

1. 배기가스가 배출되는 습식소각로의 굴뚝 내부에 삽입되어 시료가스를 채취하기 위한 것으로, 상기 굴뚝의 벽체에 형성된 삽입공에 삽입되며 제 1히터가 내장된 하우징과, 상기 하우징의 내부를 관통하도록 설치되며 상기 시료가스가 유입되는 채취관과, 상기 하우징의 내부에 설치되어 상기 시료가스의 온도를 감지하는 제 1온도센서를 가지는 채취부와;

   상기 굴뚝에 고정되어 상기 하우징과 결합되며 상기 채취관과 연통되어 상기 채취관을 통해 채취된 시료가스가 이동되는 유로가 형성된 고정부와;

   상기 유로를 통과한 시료가스가 내부로 유입되며 양측이 개방되고 개방된 양측 중 어느 일측은 상기 고정부와 나사결합되는 원통형의 챔버와, 상기 챔버의 외측면에 설치된 제 2히터와, 상기 챔버의 개방된 타측에 결합되며 상기 시료가스가 유출되는 유출구가 형성된 캡과, 상기 캡에 결합되어 상기 챔버의 내부에 설치되며 상기 유출구로 유출되는 시료가스 중의 이물질을 필터링하는 필터부재와, 상기 필터부재를 내부에 수용하며 상기 시료가스가 확산되어 상기 필터부재로 유입될 수 있도록 전면은 막혀있고 측면은 다수의 관통공이 형성되며 개방된 후면은 상기 캡에 결합되는 원통형의 필터커버와, 상기 챔버로 유입되는 시료가스의 온도를 감지하기 위한 제 2온도 센서를 가지는 필터부;를 구비하며,

   상기 캡은 상기 유출구와 동심원상으로 형성되며 상기 유출구의 직경보다 더 큰 직경을 가지며 상기 필터부재가 결합되는 제 1단과, 상기 유출구와 동심원상으로 형성되며 상기 제 1단보다 더 큰 직경을 가지며 외주면에 나사산이 형성되어 상기 필터커버와 나사결합되는 제 2단과, 상기 유출구와 동심원상으로 형성되며 상기 제 2단보다 더 큰 직경을 가지며 외주면에 나사산이 형성되어 상기 챔버의 개방된 타측에 나사결합되는 제 3단과, 상기 유출구와 동심원상으로 형성되며 상기 제 3단보다 더 큰 직경을 가지는 제 4단으로 구비되는 것을 특징으로 하는 시료가스 채취용 프로브 유니트.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서, 상기 고정부는 상기 굴뚝의 벽체 외측에 결합되는 플랜지와, 상기 하우징과 나사결합되며 상기 플랜지의 일면에 형성된 제 1체결부와, 상기 제 1체결부가 형성된 면과 대향되는 플랜지의 타면에 형성되어 상기 챔버와 나사결합되는 제 2체결부를 구비하는 것을 특징으로 하는 시료가스 채취용 프로브 유니트.
5. 배기가스가 배출되는 습식소각로의 굴뚝 내부에 삽입되어 시료가스를 채취하기 위한 것으로, 상기 굴뚝의 벽체에 형성된 삽입공에 삽입되며 제 1히터가 내장된 하우징과, 상기 하우징의 내부를 관통하도록 설치되며 상기 시료가스가 유입되는 채취관과, 상기 하우징의 내부에 설치되는 제 1온도센서를 가지는 채취부와,

   상기 굴뚝에 고정되어 상기 하우징과 결합되며 상기 채취관과 연통되어 상기 채취관을 통해 채취된 시료가스가 이동되는 유로가 형성된 고정부와,

   상기 유로를 통과한 시료가스가 내부로 유입되며 양측이 개방되고 개방된 양측 중 어느 일측은 상기 고정부와 나사결합되는 원통형의 챔버와, 상기 챔버의 외측면에 설치된 제 2히터와, 상기 챔버의 개방된 타측에 결합되며 상기 시료가스가 유출되는 유출구가 형성된 캡과, 상기 캡에 결합되어 상기 챔버의 내부에 설치되며 상기 유출구로 유출되는 시료가스 중의 이물질을 필터링하는 필터부재와, 상기 필터부재를 내부에 수용하며 상기 시료가스가 확산되어 상기 필터부재로 유입될 수 있도록 전면은 막혀있고 측면은 다수의 관통공이 형성되며 개방된 후면은 상기 캡에 결합되는 원통형의 필터커버와, 상기 챔버로 유입되는 시료가스의 온도를 감지하기 위한 제 2온도 센서를 가지는 필터부를 구비하며,

   상기 캡은 상기 유출구와 동심원상으로 형성되며 상기 유출구의 직경보다 더 큰 직경을 가지며 상기 필터부재가 결합되는 제 1단과, 상기 유출구와 동심원상으로 형성되며 상기 제 1단보다 더 큰 직경을 가지며 외주면에 나사산이 형성되어 상기 필터커버와 나사결합되는 제 2단과, 상기 유출구와 동심원상으로 형성되며 상기 제 2단보다 더 큰 직경을 가지며 외주면에 나사산이 형성되어 상기 챔버의 개방된 타측에 나사결합되는 제 3단과, 상기 유출구와 동심원상으로 형성되며 상기 제 3단보다 더 큰 직경을 가지는 제 4단으로 구비되는 시료가스 채취용 프로브 유니트와;

   상기 프로브 유니트로부터 유입되는 상기 시료가스를 분석하는 분석부와;

   상기 분석부와 유/무선통신으로 연결되어 상기 분석부로부터 분석된 데이터를 제어감시하는 관제부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 배기가스 원격측정시스템.
6. 삭제

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