KR100949853B1

KR100949853B1 - 폐열을 이용한 백연방지 시스템

Info

Publication number: KR100949853B1
Application number: KR1020090092692A
Authority: KR
Inventors: 김성현
Original assignee: 주식회사 성지공조기술
Priority date: 2009-09-29
Filing date: 2009-09-29
Publication date: 2010-03-31

Abstract

본 발명은 백연방지 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉난방시 발생되는 고온의 폐열을 이용하여 냉각탑에서 발생되는 백연을 방지할 수 있는 폐열을 이용한 백연방지 시스템에 관한 것이다.

본 발명은 냉각탑에서 발생되는 백연을 방지하는 시스템에 있어서, 펌프에 의해 공급되어 유체라인을 따라 순환되는 순환수와 폐열발생원에서 배출되는 폐열원의 열교환이 일어나는 제1열교환기; 및 상기 냉각탑의 상부에 구비되어 상기 유체라인을 따라 순환되는 순환수와 상기 냉각탑에서 배출되는 공기와의 열교환이 일어나는 제2열교환기;를 포함한다.

흡수식 냉온수기, 폐열, 고온재생기, 백연

Description

폐열을 이용한 백연방지 시스템{System for recycling waste heat to prevent generation of white smoke}

최근 경제발전에 따른 산업규모가 총제적으로 증가함으로써 그에 따른 산업용수의 사용량이 크게 증가하고 있다. 산업용수 사용량의 증가는 제한된 수자원의 부족과 방류 산업용수에 의한 수질오염 등의 문제가 발생하게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 산업용수 중 약 70%를 차지하는 각종 냉각수의 재이용이 필요하다. 냉각수는 주로 생산공정 중 제품의 냉각, 생산기기의 냉각, 그리고 공조조화기의 냉각에 사용되고 있다.

산업체 및 대형건물 등에서는 산업기기 및 냉동공조설비의 열방출용 설비로서 냉각탑을 사용하고 있으며, 일반적으로 고열원의 열부하를 대기로 방출하는 최종장치로서 냉각탑에서의 효율적인 열교환은 산업기기 및 냉동공조설비 전체 시스템의 성능을 좌우하게 된다.

냉각탑(冷却塔, Cooling tower)은 통상 냉동기의 응축기에 사용하는 냉각용수를 재차 사용하기 위하여 실외공기와 직접 접속시켜 이 물을 냉각하는 일종의 열교환장치로서, 주위에 다량 존재하는 공기를 사용하여 물과 직접 접촉시켜 냉각하는 장치를 말한다. 그 냉각작용은 물과 공기의 온도차를 이용하는 열전달에 의한 감열과 물 자신의 증발을 이용하는 물질 전달에 의한 잠열의 두 가지 작용으로 행하여지는데, 그중 특히 효과가 큰 것은 물의 증발이며 이 효과를 최대한으로 발휘시키기 위한 여러 가지 방식으로 대향류형, 직교류형, 증발형 등이 주로 적용되고 있다.

그런데 이와 같은 종래의 냉각탑은 특히, 겨울철과 같이 기온이 낮을 때 사용하게 되면, 토출구에서 배출되는 외기로부터 다량의 미세 수포가 발생하면서 백연을 일으키는 문제점이 있었다. 상기의 냉각탑은 일반적으로 사람들이 생활하는 공간과 밀접하게 연관되어 빌딩, 사무실 등 사람들이 생활하는 공간의 가까이에 설치되어 있다. 따라서 냉각탑에서 백연이 발생하게 되면 냉각수가 오염된 것일 경우 환경오염을 초래하고, 필러의 청소 상태가 불량한 경우 해로울 수 있으며, 외관상 오염물질로 오인되어 혐오감을 일으켜 많은 민원을 야기하고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 냉난방시 발생되는 고온의 폐열을 이용하여 냉각탑에서 발생되는 백연을 효과적으로 감소시킬 수 있는 폐열을 이용한 백연방지 시스템을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명은 고온재생기에서 배출되는 고온의 배기가스를 효과적으로 재활용하여 대기환경 오염의 저감화와 에너지 절약이 가능한 폐열을 이용한 백연방지 시스템을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 냉각탑에서 발생되는 백연을 방지하는 시스템에 있어서, 펌프에 의해 공급되어 유체라인을 따라 순환되는 순환수와 폐열발생원에서 배출되는 폐열원의 열교환이 일어나는 제1열교환기; 및 상기 냉각탑의 상부에 구비되어 상기 유체라인을 따라 순환되는 순환수와 상기 냉각탑에서 배출되는 공기와의 열교환이 일어나는 제2열교환기;를 포함한다.

바람직하게는, 상기 냉각탑은 외부로 배출되는 공기의 온도 및 습도를 계측할 수 있도록 계측부가 구비될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1열교환기는 유로조절밸브가 구비된 우회라인을 매개로 온수저장조와 연결될 수 있다.

바람직하게는, 상기 유로조절밸브는 케이블을 매개로 제어부와 전기적으로 연결되어 상기 우회라인을 개방 또는 폐쇄할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제어부는 상기 계측부에서 측정된 데이터가 기 입력된 백연 발생 온도 및 습도보다 높으면 상기 우회라인을 폐쇄하여 순환수가 상기 제2열교환기 측으로 유입되도록 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제어부는 상기 계측부에서 측정된 데이터가 기 입력된 백연 발생 온도 및 습도보다 낮으면 상기 우회라인을 개방하여 순환수가 상기 온수조장조 측으로 유입되도록 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1열교환기는 상기 순환수를 가열할 수 있도록 보조열원부가 추가로 구비될 수 있다.

또한, 본 발명은 냉각탑에서 발생되는 백연을 방지하는 시스템에 있어서, 펌프에 의해 제1유체라인을 따라 순환되는 순환수와 폐열발생원에서 배출되는 폐열원의 열교환이 일어나는 제1열교환기; 상기 냉각탑의 상부에 구비되어 제2유체라인을 따라 순환되는 순환수와 상기 냉각탑에서 배출되는 공기와의 열교환이 일어나는 제2열교환기; 상기 제2유체라인을 따라 순환되는 순환수가 저장되는 수조; 및 상기 수조에 연결되어 상기 제1유체라인을 따라 순환되는 순환수와 상기 수조에 저장되는 순환수 사이에 열교환이 일어나는 제3열교환기;를 포함한다.

바람직하게는, 상기 수조는 유로조절밸브가 구비된 우회라인을 매개로 온수저장조와 연결될 수 있다.

바람직하게는, 상기 수조는 상기 순환수를 가열할 수 있도록 보조열원부가 추가로 구비될 수 있다.

바람직하게는, 상기 폐열원은 흡수식 냉온수기의 고온재생기에서 배출되는 배기가스일 수 있다.

바람직하게는, 상기 폐열원은 중온수 흡수식 냉온수기에서 회수되는 중온수 또는 저온수일 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 냉각탑에서 발생되는 백연을 방지하기 위하여 폐열발생원에서 버려지는 폐열을 이용하여 냉각탑에서 발생하는 백연을 효과적으로 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 별도의 외부 열원이 불필요하고 폐열발생원에서 버려지는 폐열을 재활용함으로써, 에너지 효율을 극대화하여 에너지 절감을 통한 운전비의 저감화 및 부존 자원의 절감은 물론 대기환경의 보호를 통한 친환경적인 효 과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하기로 한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 동일한 부호를 사용함을 밝혀둔다.

-제1실시예

도 1은 종래의 흡수식 냉온수기의 구성을 나타낸 개략도이고, 도 2는 종래의 냉각탑의 구성을 나타낸 종단면도이고, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 폐열을 이용한 백연방지 시스템의 구성을 나타낸 개략도이며, 도 4는 본 발명에 따른 백연방지시스템에서 제2열교환기가 구비된 냉각탑의 케이싱 상부 구조도이다.

본 발명의 폐열을 이용한 백연방지시스템(100)은 폐열발생원(105)에서 배출되는 고온의 폐열원을 이용하여 공기 조화설비 및 냉난방설비에 사용되는 냉각탑(50)에서 배출되는 백연을 제거하는 것으로, 제1열교환기(110) 및 제2열교환기(120)를 포함한다.

본 발명의 폐열을 이용한 백연방지시스템(100)은 폐열원(H)으로서 흡수식 냉동기(10)의 고온재생기(30)에서 발생되는 배기가스를 이용한다.

상기 제1열교환기(110)는 상기 흡수식 냉온수기(10)의 작동시 고온재생기(30)에서 발생되는 배기가스가 외부로 배출되는 배출구(31)의 출구측에 구비되는 것으로, 펌프(130)에 의해 공급되어 유체라인(140a,140b)을 따라 순환되는 순환수 와 상기 고온재생기(30)에서 발생되는 배기가스 간에 열교환이 일어나게 된다.

상기 고온재생기(30)는 도 1에 도시된 바와 같이, 통상적인 흡수식 냉온수기(10)에 구비되어 흡수기에서 흡수액순환펌프(15)에 의해 저온열교환기(20)와 고온열교환기(25)를 거쳐 온도가 약 120~130°Ｃ의 높은 상태로 열교환 된 흡수액을 열원에 의해 더욱 가열하여 희액에서 냉매를 증발시켜 희액의 농도를 올라가게 하는 역할을 한다.

이와 같은 고온재생기(30)는 도 6에 도시된 바와 같이 버너(32), 연소실(33), 연관식 전열관(34), 연소실과 전열관을 연결하는 연결공간(35), 배출구(31) 및 외통(36)으로 구성되는 것으로, 통상적인 고온재생기(30)의 기본 구성에 따른다.

이러한 고온재생기(30)에서 배기가스가 배출되는 과정을 살펴보면, 연료공급부(37)에서 공급되는 연료가스와 공기공급부(38)에서 공급하는 공기가 버너(32)를 통과하여 연소실(33)로 각각 공급된다.

연소실(33)에 공급된 연료가스와 공기는 연소실에서 혼합되고, 버너(32)의 점화에 의하여 연소를 시작하게 된다. 일단 연소가 시작되면, 연소의 발열반응에 의하여 더 이상의 점화 과정이 없어도 연료가스와 공기는 연소 과정을 계속하게 되는데, 연소실(33) 내부에서는 연료가스와 공기의 혼합 및 연소가 동시에 일어나게 된다.

연소실(33) 내부에서 연소가 완료된 고온의 연소가스는 연소실과 연결공간(35)을 지나면서 열의 일부를 연소실 내벽과 연결공간 내벽으로 전달하며 연관식 전열관(34)으로 들어간 후, 고온의 연소 가스는 배출구(31)를 통하여 바깥으로 배출된다.

본 발명의 폐열을 이용한 백연방지시스템(100)에서는 상기와 같은 연소과정을 통해 고온재생기(30)의 배출구(31)로 배출되는 고온의 연소가스를 활용할 수 있도록 상기 배출구(31)의 출구측에 제1열교환기(110)가 설치되어 버려지는 약 200~300°Ｃ의 연소가스가 제1열교환기(110)를 통과하여 바깥으로 배출되도록 하는 것이다.

본 발명의 제1열교환기(110)는 배출구(31)에서 배출되는 배기가스가 내부로 유입된 후 출구를 통하여 외부로 배출될 수 있는 구조를 가지며, 그 일측은 순환수가 내부로 유입된 후 회수될 수 있도록 상기 제2열교환기와 연결되는 유체라인(140a,140b)이 구비된다.

이와 같이 고온재생기(30)의 배출구(31)와 연결된 제1열교환기(110)에서는 배출구(31)에서 유입되는 고온의 배기가스와 유체라인을 통해 유입되는 순환수(140b)간에 열교환이 일어난다.

이처럼 배기가스와의 열교환을 통해 가열된 순환수는 유체라인(140a)을 따라 펌프(130)에 의해 제2열교환기(120)측으로 이송된다.

한편, 상기 제1열교환기(110)에는 상기 순환수를 가열할 수 있도록 보조열원부(185)가 추가로 구비될 수 있다. 이와 같은 보조열원부(185)는 배기가스의 배출 온도가 낮아 냉각탑(50)에서 발생되는 백연이 효과적으로 제거되지 않는 경우 상기 순환수를 추가적으로 가열하여 줌으로써 백연방지에 필요한 열원을 얻을 수 있도록 하는 것이다.

이러한 보조열원부(185)는 후술할 제어부(180)와 케이블을 매개로 전기적으로 연결되어 제어부(180)의 신호에 의해 작동여부가 제어된다.

한편, 본 발명의 폐열을 이용한 백연방지시스템은 폐열원으로서 지역난방을 위해 사용되는 중·저온수를 이용할 수도 있다. 즉, 별도로 구획된 대규모 열 생산시설(열병합발전소)을 통하여 일괄 생산되는 열이 배관망을 통해 아파트 단지 혹은 건물 내에 설치된 별도의 온수탱크로 공급되는 중,저온수를 이용하는 것이다.

이와 같이 중·저온수를 이용하는 경우, 상기 제1열교환기(110)는 상기 온수탱크에 공급된 중,저온수를 회수라인을 통해 우회시키고, 펌프(130)에 의해 공급되어 유체라인(140a,140b)을 따라 순환되는 순환수와 회수라인을 통해 우회된 중·저온수 간에 열교환이 일어나도록 한다.

본 발명의 폐열을 이용한 백연방지시스템에서는 지역난방을 위해 공급되는 중,저온수를 활용할 수 있도록 중,저온수 공급관이나 중,저온수가 모이는 온수탱크에 회수라인을 연결하여 제1열교환기(110) 측으로 유입되도록 함으로써 상기 제2열교환기와 연결되는 유체라인(140a,140b)을 통해 순환되는 순환수와 열교환이 일어나도록 한다.

이때, 상기 회수라인 상에는 관로의 개폐를 조절할 수 있는 개폐밸브를 구비하여 후술할 제어부에 의해 작동되도록 함으로써, 백연이 발생할 우려가 있는 경우에는 개폐밸브를 제어하여 관로를 개방함으로써 제1열교환기(110) 측으로 중,저온 수가 유입되도록 하고 백연이 발생될 우려가 없는 경우에는 관로를 폐쇄함으로써 제1열교환기(110) 측으로 중,저온수가 유입되지 않도록 할 수도 있다.

이와 같이 중,저온수의 회수라인과 연결된 제1열교환기(110)에서는 회수라인을 통해 유입되는 중,저온수와 유체라인을 통해 유입되는 순환수(140b)간에 열교환이 일어난다.

이처럼 중,저온수와의 열교환을 통해 가열된 순환수는 유체라인(140a)을 따라 펌프(130)에 의해 제2열교환기(120)측으로 이송된다.

한편, 상기 제1열교환기(110)에는 상기 순환수를 가열할 수 있도록 보조열원부(185)가 추가로 구비될 수 있다. 이와 같은 보조열원부(185)는 중,저온수의 온도가 낮아 냉각탑(50)에서 발생되는 백연이 효과적으로 제거되지 않는 경우 상기 순환수를 추가적으로 가열하여 줌으로써 백연방지에 필요한 열원을 얻을 수 있도록 하는 것이다.

상기 제2열교환기(120)는 냉각탑(50)의 상부에 구비되는 것으로, 제1열교환기(110)측에서 열교환 된 고온의 순환수와 냉각탑(50)의 상부로 배출되는 공기와의 열교환이 일어나게 된다.

상기 냉각탑(50)은 공기조화 설비 및 냉난방 설비의 실내기(60)와 연결되어 실내기(60)를 지나며 냉방에 사용되면서 온도가 상승한 냉각수의 온도를 낮추는 역 할을 하는 것으로, 도 2에 도시된 통상적인 냉각탑의 기본 구성에 따른다.

즉, 통상적인 냉각탑과 같이 외형을 이루는 케이스(51), 케이스(51) 안으로 외기를 흡인하는 송풍팬(70), 냉난방 설비의 냉각수를 분사하는 분사노즐(52) 및 분사된 냉각수를 공기와 원활하게 열교환 할 수 있도록 하여주는 필러(80)로 구성된다.

상기 케이스(51)는 원통형 또는 직육면체형으로 형성되고 측면 하단에 외기 흡입구(53)가 개방되고, 상부에 송풍팬(70)에 의해 흡입된 외기가 배출되는 토출구(54)가 개방되어 있다. 또한, 케이스(51)의 바닥에는 집수조(55)가 설치되어 필러(80)에서 낙하하는 냉각수를 모아 냉난방 설비의 실내기(60)로 보낼 수 있도록 되어 있다.

상기 송풍팬(70)은 케이스(51) 상단의 토출구(54)내에 설치되어 흡입구(53)를 통해 케이스(51) 내부로 외기를 흡인하여 토출구(54)를 통해 외부로 배출시키는 역할을 한다. 또한, 분사노즐(52)은 필러(80)와 엘리미네이터(56) 사이에 설치된 분사관(57)에 복수개가 배치되어 냉난방 설비의 실내기(60)에서 이송되는 냉각수를 분사관(57)을 통해 필러(80) 위에 균일하게 분사하도록 되어 있다.

상기 필러(80)는 분사노즐(52)과 외기 흡입구(53) 사이에 설치되어 분사노즐(52)에서 분사된 냉각수를 분산시켜 낙하를 방해하거나, 수직 필름면에 접하여 수막을 넓게 형성하도록 함으로써 외기와의 접촉면을 최대로 늘려 고온의 냉각수가 쉽게 열을 방출할 수 있도록 해준다.

따라서, 실내기(60)에서 이송된 냉각수가 분사노즐(52)을 통해 필러(80)로 분사되어 필러(80)를 하향 통과하는 동안, 흡입구(53)를 통해 유입되어 필러(80)를 상향 통과하는 상대적으로 온도가 낮은 외기에 의해 저온화된 후 집수조(55)로 낙하하여 모인 뒤 배수관을 통해 다시 냉난방 설비로 되돌아가 재사용된다.

이때, 필러(80)를 상향 통과하면서 냉각수를 저온화시킨 외기는 엘리미네이터(56)를 거쳐 토출구(54)를 통해 대기 중으로 배출되는데, 상기 외기는 필러(80)를 거치면서 상대적으로 고온인 냉각수에 의해 고온 다습한 상태로 변하게 되어 토출구(54)를 통해 상대적으로 저온인 외기와 만나게 되면 다량의 미세 수포가 발생하면서 백연이 발생하게 되는 것이다.

도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 냉각탑에서는 기존의 냉각탑과 달리, 케이스(51) 내부의 필러(80)를 통해 냉각수와 열교환 된 공기가 토출구(54)를 통해 대기중으로 배출되는 과정에서 백연이 발생되는 것을 방지할 수 있도록 냉각탑(50)의 케이스(51) 상부에 위치하는 송풍팬(70)의 위쪽으로 제2열교환기(120)가 설치된다.

즉, 냉각수의 온도를 떨어뜨리기 위해 열교환에 사용된 케이스(51) 내부의 공기가 송풍팬(70)이 설치된 케이스(51)의 토출구(54)를 통해 배출되는데, 이때 상기 송풍팬(70)의 상측에 설치된 제2열교환기(120)를 통해 가열하여 포화수증기량을 증가시키고 상대습도를 떨어뜨려 백연이 발생되는 것을 방지하는 것이다.

이때, 상기 제2열교환기(120)는 도 4에 도시된 바와 같이 순환수가 제1열교환기(110)와 제2열교환기(120) 사이에서 순환되도록 연결되는 유체라인(140a,140b)과 연결되는 적어도 하나의 튜브(124)가 구비되고 그 외주면에는 일정간격으로 핀 이 구비되어 케이스(51) 내부의 공기와의 접촉면적을 넓혀줌으로써 튜브(124)내에 흐르는 순환수와 케이스 내부 공기의 열교환이 잘 일어나도록 한다.

이처럼, 본 발명의 폐열을 이용한 백연방지시스템(100)은 고온재생기(30)의 배출구(31)측에 제1열교환기(110)를 설치하고, 냉각탑의 상부에 제2열교환기(120)를 구비하여 펌프(130)에 의해 유체라인(140a,140b)을 따라 순환수가 순환되도록 구성함으로써, 제1열교환기(110)에서 배기가스와의 열교환을 통해 얻은 폐열을 이용하여 냉각탑(50)에서 외부로 배출되는 공기를 가열한 후 외부로 배출되도록 하여 외부공기와의 접촉시 발생할 수 있는 백연의 발생을 방지하는 기술적 특징을 이루게 된다.

한편, 본 발명의 폐열을 이용한 백연방지시스템(100)은 도 3에 도시된 바와 같이, 제1열교환기(110)와 제2열교환기(120)를 연결하는 유체라인(140a)과 연결되는 온수저장조(150)가 구비될 수도 있다.

이와 같이 유체라인(140a)과 연결되는 온수저장조(150)가 구비되는 경우, 냉각탑(50)에서 발생되는 백연의 양이 적거나 외기의 온도가 높아 냉각탑(50)에서 배출되는 공기에 의해 백연이 발생될 우려가 적어 백연방지시스템(100)의 가동이 불필요할 때 제1열교환기(110)에서 배기가스의 열교환을 통해 얻은 고온의 순환수를 제2열교환기(120)측으로 보내지 않고, 유체라인(140a)과 연결된 우회라인(154)을 통하여 온수저장조(150)측으로 우회시켜 저장시킬 수 있다.

즉, 제1열교환기(110)에서 제2열교환기(120)측으로 순환수가 이송되는 유체 라인(140a)상에 전기적으로 작동되는 개폐식 유로조절밸브(160)를 설치하고 우회라인(154)을 통하여 온수저장조(150)와 연결시킨다.

그리고 상기 유로조절밸브(160)는 별도로 구비되는 제어부(180)와 케이블을 매개로 전기적으로 연결되어 상기 제어부(180)에서 전달되는 신호에 의해 그 작동이 제어되도록 한다.

이때, 상기 냉각탑(50)의 일측에는 공기의 온도 및 습도를 계측할 수 있는 계측부(190)가 구비될 수 있으며, 상기 계측부(190)는 케이블을 매개로 상기 제어부(180)와 전기적으로 연결되어 계측부(190)를 통해 공기의 온도 및 습도를 측정하여 그 데이터 값을 상기 제어부(180)측으로 전달하게 된다.

상기 계측부(190)는 공기가 외부로 배출되는 냉각탑(50)의 상부에 설치되어 외부 공기의 온도 및 습도를 측정하거나 냉각탑(50)을 통해 외부로 빠져나가는 공기의 온도 및 습도를 측정할 수 있도록 설치된다.

상기 제어부(180)는 상기 계측부(190)로부터 온도 및 습도 데이터를 전달받아 사전에 기 입력된 백연이 발생할 수 있는 온도 및 습도와 비교한 후, 제1열교환기(110)에 의해 가열된 고온의 순환수를 제2열교환기(120)측으로 공급할 것인지 온수저장조(150)측으로 공급할 것인지를 판단하고 그 결과에 따라 상기 유로조절밸브(160)를 작동시켜 제1열교환기에서 가열된 순환수의 유동방향을 결정하게 된다.

즉, 계측부(190)로부터 전달된 온도 및 습도 데이터와 기 입력된 백연 발생 온도 및 습도를 비교하여 백연이 발생될 우려가 없는 경우 상기 유로조절밸브(160)를 작동시켜 제1열교환기(110)에서 열교환을 통해 얻은 고온의 순환수가 제2열교환 기(120)측으로 가는 것을 차단하고 우회라인(154)을 통하여 온수저장조(150)측으로 유입되도록 순환수의 유동경로를 변경하는 것이다.

반대로, 계측부(190)로부터 전달된 온도 및 습도 데이터와 기 입력된 백연발생 온도 및 습도를 비교하여 백연이 발생될 우려가 있는 경우 상기 유로조절밸브(160)를 작동시켜 제1열교환기(110)에서 열교환을 통해 얻은 고온의 순환수가 온수저장조(150)측으로 가는 것을 차단하고 제2열교환기(120)측으로 공급되도록 함으로써 백연의 발생을 방지하는 것이다.

상기 온수저장조(150)에 저장된 고온의 순환수는 온수저장조(150)에 연결된 별도의 공급관(미도시)을 통하여 사용자가 필요한 곳에 공급할 수 있도록 한다.

한편, 상기 우회라인(154)에는 제1열교환기(110)에 의해 가열된 순환수의 온도를 측정할 수 있는 온도측정수단(미도시)을 구비하여 온수저장조(150)측으로 유입되는 순환수의 온도를 측정할 수도 있다.

그리고, 제1열교환기(110)를 통해 얻은 고온의 순환수를 온수저장조(150)에 저장하는 경우, 유체라인(140a)과 연결되는 별도의 보급수조(170)가 구비되어 상기 유체라인(140a)에 순환수를 보충할 수 있도록 한다.

- 제 2실시예

본 발명의 폐열을 이용한 백연방지시스템은 폐열발생원(105)에서 배출되는 고온의 폐열원(H)을 이용하여 공기 조화설비 및 냉난방설비에 사용되는 냉각탑(50)에서 배출되는 백연을 제거하는 것으로, 제1열교환기(210), 제2열교환기(220), 수 조(235) 및 제3열교환기(218)를 포함한다.

본 발명의 폐열을 이용한 백연방지시스템(200)은 폐열원으로서 흡수식 냉동기(10)의 고온재생기(30)에서 발생되는 배기가스를 이용한다.

상기 제1열교환기(210)는 상기 흡수식 냉온수기(10)의 작동시 고온재생기(30)에서 발생되는 배기가스가 외부로 배출되는 배출구(31)의 출구측에 구비되는 것으로, 펌프(130)에 의해 공급되어 제1유체라인(245a,245b)을 따라 순환되는 순환수(이하, 제1유체라인을 따라 순환되는 순환수를 '제1순환수'라함.)와 상기 고온재생기(30)에서 발생되는 배기가스 간에 열교환이 일어나게 된다.

상기 고온재생기(30)는 제1실시예에 사용되는 것과 동일한 것으로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 폐열을 이용한 백연방지시스템(200)에서는 고온재생기(30)의 배출구(31)로 배출되는 고온의 연소가스를 활용할 수 있도록 상기 배출구(31)의 출구측에 제1열교환기(210)가 설치되어 버려지는 약 200~300°Ｃ의 연소가스가 제1열교환기(210)를 통과하여 바깥으로 배출되도록 하는 것이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1열교환기(210)는 배출구(31)의 출구측에 지그재그 구조로 절곡 형성되고, 배출구(31)에 구비된 조립공(215)을 통하여 제1유체라인(245a,245b)과 각각 조립가능하게 구비되어 파손이나 스케일 발생으로 인한 성능저하시 용이하게 교체할 수 있도록 한다.

이와 같이 고온재생기(30)의 배출구(31) 측에 구비된 제1열교환기(210)에서 배기가스와의 열교환을 통해 가열된 제1순환수는 제1유체라인(245a,245b)을 따라 펌프에 의해 수조(235)측에 구비된 제3열교환기(218)측으로 이송된 후, 수조(235)에 저장되어 있는 제1순환수와 열교환이 일어나게 된다.

한편, 본 발명의 폐열을 이용한 백연방지시스템은 폐열원으로서 지역난방을 위해 사용되는 중,저온수를 이용할 수도 있다. 즉, 별도로 구획된 대규모 열 생산시설(일례로 열병합발전소)를 통하여 일괄 생산되는 열이 배관망을 통해 아파트 단지나 건물 내에 설치된 별도의 공간(중간기계실)에 공급되는 중,저온수를 이용하는 것이다.

이와 같이 중·저온수를 이용하는 경우, 상기 제1열교환기(210)는 상기 별도의 공간이나 상기 배관망에 연결되는 회수라인을 통하여 우회시키고, 펌프(130)에 의해 공급되어 제1유체라인(245a,245b)을 따라 순환되는 제1순환수와 회수라인을 통해 우회된 중·저온수 간에 열교환이 일어나도록 한다.

본 발명의 폐열을 이용한 백연방지시스템(200)에서는 지역난방을 위해 공급되는 중,저온수를 활용할 수 있도록 중,저온수 공급관이나 중,저온수가 모이는 별도의 공간에 회수라인을 연결하여 제1열교환기(210)측으로 유입되도록 한다.

이때, 상기 회수라인 상에는 관로의 개폐를 조절할 수 있는 개폐밸브를 구비하여 후술할 제어부에 의해 작동되도록 함으로써, 백연이 발생할 우려가 있는 경우에는 개폐밸브를 제어하여 관로를 개방함으로써 제1열교환기(210) 측으로 중,저온수가 유입되도록 하고 백연이 발생될 우려가 없는 경우에는 관로를 폐쇄함으로써 제1열교환기(210) 측으로 중,저온수가 유입되지 않도록 할 수도 있다.

그리고 제1열교환기(210)에서 열교환을 통해 가열된 제1순환수는 제1유체라인(245a,245b)을 따라 펌프에 의해 수조(235)측에 구비된 제3열교환기(218)측으로 이송된 후, 수조(235)에 저장되어 있는 순환수와 열교환이 일어나게 된다.

이처럼 중,저온수와의 열교환을 통해 가열된 순환수는 유체라인(245a,245b)을 따라 펌프에 의해 제2열교환기(220)측으로 이송된다.

상기 수조(235)는 제2유체라인(240a,240b)을 매개로 제2열교환기(220)와의 사이에서 순환되는 순환수(이하, 제2유체라인을 따라 순환되는 순환수를 '제2순환수'라함.)가 저장되는 것으로, 상술한 바와 같이 제3열교환기(218)를 통해 유입된 폐열원을 이용하여 수조(235)에 저장된 제2순환수를 가열하고, 가열된 제2순환수를 제2유체라인을 통해 제2열교환기(220)측으로 공급한다.

한편, 상기 수조(235)는 상기 제2순환수를 가열할 수 있도록 보조열원부(185)가 추가로 구비될 수 있다. 이와 같은 보조열원부(185)는 배기가스의 배출 온도나 중,저온수의 온도가 낮아 냉각탑(50)에서 발생되는 백연이 효과적으로 제거되지 않는 경우 상기 순환수를 추가적으로 가열하여 줌으로써 백연방지에 필요한 열원을 얻을 수 있도록 하는 것이다.

상기 제2열교환기(220)는 냉각탑(50)의 상부에 설치되는 것으로, 수조(235)에서 제3열교환기(218)를 통해 열교환 된 고온의 제2순환수와 냉각탑(50)의 상부로 배출되는 공기와의 열교환이 일어나게 된다.

상기 냉각탑(50)은 제1실시예에서 사용되는 것과 동일한 것으로 이하 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 냉각탑에서는 기존의 냉각탑과 달리, 케이스(51) 내부의 필러(80)를 통해 냉각수와 열교환 된 공기가 토출구(54)를 통해 대기중으로 배출되는 과정에서 백연이 발생되는 것을 방지할 수 있도록 냉각탑(50)의 케이스(51) 상부에 위치하는 송풍팬(70)의 위쪽으로 제2열교환기(220)가 설치된다.

즉, 냉각수의 온도를 떨어뜨리기 위해 열교환에 사용된 케이스(51) 내부의 공기가 송풍팬(70)이 설치된 케이스(51)의 토출구(54)를 통해 배출되는데, 이때 상기 송풍팬(70)의 상부에 설치된 제2열교환기(220)를 통해 가열하여 포화수증기량을 증가시키고 상대습도를 떨어뜨려 백연이 발생되는 것을 방지하는 것이다.

이때, 상기 제2열교환기(120)는 제1실시예와 마찬가지로 도 4에 도시된 바와 같이 제2순환수가 수조(235)와 제2열교환기(220) 사이에서 순환되도록 연결되는 제2유체라인(240a,240b)과 연결되는 적어도 하나의 튜브(124)가 구비되고 그 외주면에는 일정간격으로 핀이 구비되어 케이스(51) 내부의 공기와의 접촉면적을 넓혀줌으로써 튜브(124)내에 흐르는 순환수와 케이스 내부 공기의 열교환이 잘 일어나도록 한다.

이처럼, 본 발명의 폐열을 이용한 백연방지시스템(200)은 고온재생기(30)의 배출구(31)측에 제1열교환기(210)를 설치하고, 냉각탑의 상부에 제2열교환기(220) 를 구비함으로써, 제1열교환기(210)에서 배기가스와의 열교환을 통해 얻은 폐열을 이용하여 냉각탑(50)에서 외부로 배출되는 공기를 가열한 후 외부로 배출되도록 하여 외부공기와의 접촉시 발생할 수 있는 백연의 발생을 방지하는 기술적 특징을 이루게 된다.

이와 같이 본 발명의 폐열을 이용한 백연방지시스템은 폐열발생원에서 버려지는 폐열을 재활용함으로써, 별도의 외부 열원이 불필요하고, 에너지 효을 극대화시키며 자원을 절감할 수 있는 효과가 있다.

한편, 본 발명의 폐열을 이용한 백연방지시스템은 도 5에 도시된 바와 같이, 수조(235)와 제2열교환기(220)를 연결하는 제2유체라인(240a)과 연결되는 온수저장조(150)가 구비될 수도 있다.

이와 같이 제2유체라인(240a)과 연결되는 온수저장조(150)가 구비되는 경우, 냉각탑(50)에서 발생되는 백연의 양이 적거나 외기의 온도가 높아 냉각탑(50)에서 배출되는 공기에 의해 백연이 발생될 우려가 적어 백연방지시스템의 가동이 불필요할 때 제1열교환기(210)에서 제1순환수와 배기가스와의 열교환이 이루어진 후, 수조(235)에 구비된 제3열교환기(218)에서 제1순환수와의 열교환을 통해 얻은 고온의 제2순환수를 제2열교환기(120)측으로 보내지 않고, 제2유체라인(240a)상에 연결된 온수저장조(150)측으로 우회시켜 저장시킬 수 있다.

즉, 수조(235)에서 제2열교환기(220)측으로 제2순환수가 이송되는 제2유체라인(240a)상에 전기적으로 작동되는 개폐식 유로조절밸브(160)를 설치하고 우회라인(154)을 통하여 온수저장조(150)와 연결시킨다.

상기 제어부(180)는 상기 계측부(190)로부터 온도 및 습도 데이터를 전달받아 사전에 기 입력된 백연이 발생할 수 있는 온도 및 습도와 비교한 후, 제3열교환기(218)에 의해 가열된 고온의 제2순환수를 제2열교환기(220)측으로 공급할 것인지 온수저장조(150)측으로 공급할 것인지를 판단하고 그 결과에 따라 상기 유로조절밸브(160)를 작동시켜 수조에서 가열된 순환수의 유동방향을 결정하게 된다.

즉, 계측부(190)로부터 전달된 온도 및 습도 데이터와 기 입력된 백연 발생 온도 및 습도를 비교하여 백연이 발생될 우려가 없는 경우 상기 유로조절밸브(160)를 작동시켜 제3열교환기(218)에서 열교환을 통해 얻은 고온의 제2순환수가 제2열교환기(220)측으로 가는 것을 차단하고 온수저장조(150)측으로 유동되도록 순환수의 유동경로를 변경하는 것이다.

반대로, 계측부(190)로부터 전달된 온도 및 습도 데이터와 기 입력된 백연발생 온도 및 습도를 비교하여 백연이 발생될 우려가 있는 경우 상기 유로조절밸브(160)를 작동시켜 제3열교환기(218)에서 열교환을 통해 얻은 고온의 제2순환수가 온수저장조(150)측으로 가는 것을 차단하고 제2열교환기(220)측으로 공급되도록 함으로써 백연의 발생을 방지하는 것이다.

한편, 상기 우회라인(154)에는 제3열교환기(218)에 의해 가열된 제2순환수의 온도를 측정할 수 있는 온도측정수단(미도시)을 구비하여 온수저장조(150)측으로 유입되는 순환수의 온도를 측정할 수도 있다.

그리고, 제3열교환기(218)를 통해 얻은 고온의 제2순환수를 온수저장조(150)에 저장하는 경우, 제2유체라인(140b)과 연결되는 별도의 보급수조(170)가 구비되어 상기 제2유체라인(140b)에 제2순환수를 보충할 수 있도록 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 폐열을 이용한 백연방지시스템은 폐열발생원에서 버려지는 폐열원을 이용하여 냉각탑의 토출구를 통해 빠져나가는 공기를 가열하여 백연이 발생되는 것을 방지하여 줌으로서 환경오염을 줄이고 도시의 미관을 아름답게 할 수 있으며, 고온재생기의 작동과정에서 버려졌던 배기가스의 폐열을 효율적으로 회수하고, 이를 재활용하여 온수를 공급할 수 있는 장점이 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하였지만 본 발명의 권리범위를 이에 한정하는 것은 아니며 당업자가 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변경할 수 있으며 그러한 변형은 명백히 본 발명의 권리범위에 속함을 밝혀둔다.

도 1은 종래의 흡수식 냉온수기의 구성을 나타낸 개략도.

도 2는 종래의 냉각탑의 구성을 나타낸 종단면도.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 폐열을 이용한 백연방지 시스템의 구성을 나타낸 개략도.

도 4는 본 발명에 따른 백연방지시스템에서 제2열교환기가 구비된 냉각탑의 케이싱 상부 구조도.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 폐열을 이용한 백연방지시스템의 구성을 나타낸 개략도.

도 6은 도 5에 도시한 본 발명의 제2실시예에서 제1열교환기가 구비된 고온재생기의 배출구 구조도.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 흡수식냉온수기 15 : 흡수액순환펌프

20 : 저온용액열교환기 25 : 고온용액열교환기

30 : 고온재생기 31 : 배출구

32 : 버너 33 : 연소실

34 : 연관식 전열관 35 : 연결공간

36 : 외통 37 : 연료공급부

38 : 공기공급부 50 : 냉각탑

51 : 케이스 52 : 분사노즐

53 : 흡입구 54 : 토출구

55 : 집수조 56 : 엘리미네이터

57 : 분사관 60 : 실내기

70 : 팬 80 : 필러

100,200 : 폐열을 이용한 백연방지 시스템

105 : 폐열발생원 110,210 : 제1열교환기

120,220 : 제2열교환기 124 : 튜브

130 : 펌프 140a,140b : 유체라인

150 : 온수저장조 154 : 우회라인

160 : 유로조절밸브 170 : 보급수조

180 : 제어부 185 : 보조열원부

190 : 계측부 218 : 제3열교환기

240a,240b : 제2유체라인 245a,245b : 제1유체라인

Claims

냉각탑에서 발생되는 백연을 방지하는 시스템에 있어서,

펌프에 의해 공급되어 유체라인을 따라 순환되는 순환수와 폐열발생원에서 배출되는 폐열원의 열교환이 일어나는 제1열교환기; 및

상기 냉각탑의 상부에 구비되어 상기 유체라인을 따라 순환되는 순환수와 상기 냉각탑에서 배출되는 공기와의 열교환이 일어나는 제2열교환기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열을 이용한 백연방지시스템.
냉각탑에서 발생되는 백연을 방지하는 시스템에 있어서,

펌프에 의해 제1유체라인을 따라 순환되는 순환수와 폐열발생원에서 배출되는 폐열원의 열교환이 일어나는 제1열교환기;

상기 냉각탑의 상부에 구비되어 제2유체라인을 따라 순환되는 순환수와 상기 냉각탑에서 배출되는 공기와의 열교환이 일어나는 제2열교환기;

상기 제2유체라인을 따라 순환되는 순환수가 저장되는 수조; 및

상기 수조에 연결되어 상기 제1유체라인을 따라 순환되는 순환수와 상기 수조에 저장되는 순환수 사이에 열교환이 일어나는 제3열교환기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열을 이용한 백연방지시스템.
제 1항 또는 제2항에 있어서,

상기 냉각탑은 외부로 배출되는 공기의 온도 및 습도를 계측할 수 있도록 계측부가 구비되는 것을 특징으로 하는 폐열을 이용한 백연방지시스템.
제 1항에 있어서,

상기 제1열교환기는 유로조절밸브가 구비된 우회라인을 매개로 온수저장조와 연결되는 것을 특징으로 하는 폐열을 이용한 백연방지시스템.
제2항에 있어서,

상기 수조는 유로조절밸브가 구비된 우회라인을 매개로 온수저장조와 연결되는 것을 특징으로 하는 폐열을 이용한 백연방지시스템.
제 4항 또는 제 5항에 있어서,

상기 유로조절밸브는 케이블을 매개로 제어부와 전기적으로 연결되어 상기 우회라인을 개방 또는 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 폐열을 이용한 백연방지시스템.
제 6항에 있어서,

상기 제어부는 계측부에서 측정된 데이터가 기 입력된 백연 발생 온도 및 습도보다 높으면 상기 우회라인을 폐쇄하여 순환수가 상기 제2열교환기 측으로 유입되도록 하는 것을 특징으로 하는 폐열을 이용한 백연방지시스템.
제 6항에 있어서,

상기 제어부는 계측부에서 측정된 데이터가 기 입력된 백연 발생 온도 및 습도보다 낮으면 상기 우회라인을 개방하여 순환수가 온수조장조 측으로 유입되도록 하는 것을 특징으로 하는 폐열을 이용한 백연방지시스템.
제 1항에 있어서,

상기 제1열교환기는 상기 순환수를 가열할 수 있도록 보조열원부가 추가로 구비되는 것을 특징으로 하는 폐열을 이용한 백연방지시스템.
제 2항에 있어서,

상기 수조는 상기 순환수를 가열할 수 있도록 보조열원부가 추가로 구비되는 것을 특징으로 하는 폐열을 이용한 백연방지시스템.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 폐열원은 흡수식 냉온수기의 고온재생기에서 배출되는 배기가스인 것을 특징으로 하는 폐열을 이용한 백연방지시스템.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 폐열원은 지역난방에 사용되는 중온수 또는 저온수인 것을 특징으로 하 는 폐열을 이용한 백연방지시스템.