KR100996362B1 - 컬러 코팅 라인의 축열식 탈취 장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컬러 코팅 라인의 페인트 건조 과정에서 발생하는 폐가스 중 신나성분(VOC)를 제거하는 탈취장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 라인 정지시에 연료비를 절감할 수 있는 컬러 코팅 라인의 축열식 탈취 장치에 관한 것이다.

본 발명은 컬러 코팅 라인의 오븐에 배치되어 상기 오븐의 공기를 흡입하는 흡기덕트; 상기 흡기덕트에서 흡기된 공기를 이동시키는 압력을 제공하는 흡기팬; 버너와 온도센서를 구비하여 일정온도를 유지하며, 흡기되는 공기중의 휘발성 유기 화합물을 자연발화 시키는 정화챔버; 상기 정화챔버 내부의 공기를 배출시키는 압력을 제공하는 배기팬; 및 상기 흡기덕트와 상기 정화챔버를 연결하는 유로상에 배치되어 상기 흡기덕트에서 흡입된 공기를 정화챔버로 공급하거나 배기스택으로 배출하도록 유로를 제어하는 선택밸브;를 포함하되, 상기 선택밸브는 상기 정화챔버의 유로를 폐쇄한 경우 상기 흡기덕트에서 흡입된 공기의 10~30%를 상기 정화챔버로 공급시키고 나머지 공기는 상기 배기스택으로 배출시키도록 형성된 것을 특징으로 하는 축열식 탈취장치를 제공한다.

축열식 탈취장치, 정화챔버, 선택밸브, VOC

Description

컬러 코팅 라인의 축열식 탈취 장치 및 그 제어방법{Regenerative Thermal Oxidizer for Color Coating Line and it's control method}

본 발명은 컬러 코팅 라인의 페인트 건조 과정에서 발생하는 폐가스 중 신나성분(VOC)를 제거하는 탈취장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 라인 정지시에 연료비를 절감할 수 있는 컬러 코팅 라인의 축열식 탈취 장치에 관한 것이다.

축열식 탈취 장치(Regenerative Thermal Oxidizer)란 컬러 코팅 라인 오븐 페인트 건조과정에서 발생하는 폐 가스(gas)중 신나성분(Volatile Organic Compound, 휘발성 유기 화합물, 이하 VOC)의 냄새를 제거하기 위해 폐가스를 800℃ 이상의 고열로 태워 방출하는 설비이다.

컬러 코팅 라인은 코터롤 교체 또는 색상 교체, 중간 점검 등의 이유로 라인이 정지하는 경우가 빈번하게 발생한다.

이렇게 컬러 코팅 라인이 정지하게 되면 오븐에서 배출되는 공기 중에 VOC 성분이 포함되어 있지 않다.

그런데, 축열식 탈취 장치는 항상 800℃ 이상의 온도를 유지하도록 설정되어 있으므로, VOC가 유입되지 않은 경우 별도의 연료를 연소하여 축열식 탈취 장치 내부의 온도를 일정하게 유지하게 된다.

따라서, 빈번하게 발생하는 라인 정지시마다 연료를 소모시켜 온도를 유지하게 되므로 연료의 소모가 많은 문제점을 가지고 있었다.

본 발명은 컬러 코팅 라인 정지시에 축열식 탈취 장치에서 소모되는 연료의 양을 감소시키기 위한 구조를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 고가의 설비를 교체하지 않고 종래의 설비를 수정하여 상기와 같은 효과를 가져올 수 있는 축열식 탈취 장치의 구조를 제공함에 있다.

본 발명은 컬러 코팅 라인의 오븐에 배치되어 상기 오븐의 공기를 흡입하는 흡기덕트; 상기 흡기덕트에서 흡기된 공기를 이동시키는 압력을 제공하는 흡기팬; 버너와 온도센서를 구비하여 일정온도를 유지하며, 흡기되는 공기중의 휘발성 유기 화합물을 자연발화 시키는 정화챔버; 상기 정화챔버 내부의 공기를 배출시키는 압력을 제공하는 배기팬; 및 상기 흡기덕트와 상기 정화챔버를 연결하는 유로상에 배치되어 상기 흡기덕트에서 흡입된 공기를 정화챔버로 공급하거나 배기스택으로 배출하도록 유로를 제어하는 선택밸브;를 포함하되,

상기 선택밸브(3-WAY-DAMPER)는 상기 정화챔버의 유로를 폐쇄한 경우 상기 흡기덕트에서 흡입된 공기의 10~30%를 상기 정화챔버로 공급시키고 나머지 공기는 상기 배기스택으로 배출시키도록 형성된 것을 특징으로 하는 축열식 탈취장치를 제공한다.

그리고 본 발명은 컬러 코팅 라인의 오븐에 배치되어 상기 오븐의 공기를 흡 입하는 흡기덕트; 버너와 온도센서를 구비하여 일정온도를 유지하며, 흡기되는 공기중의 휘발성 유기 화합물을 자연발화 시키는 정화챔버; 상기 정화챔버 내부의 공기를 배출시키는 압력을 제공하는 배기팬; 및 상기 흡기덕트와 상기 정화챔버를 연결하는 유로상에 배치되어 상기 흡기덕트에서 흡입된 공기를 정화챔버로 공급하거나 배기스택으로 배출하도록 유로를 제어하는 선택밸브;를 포함하는 축열식 탈취장치의 제어방법에 있어서, 컬러 코팅 라인이 정지시 상기 선택밸브는 상기 흡기덕트에서 유입되는 공기중 10~30%를 상기 정화챔버로 공급하고, 잔량의 공기를 배기스택으로 배출하도록 제어하고, 상기 배기팬은 정상부하의 10~30%의 출력으로 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 축열식 탈취장치의 제어방법을 제공한다.

본 발명에 따른 축열식 탈취 장치는 휘발성 유기 화합물이 발생하지 않는 컬러 코팅 라인 정지시에는 축열식 탈취장치로 유입되는 공기의 양을 최소화하여 축열식 탈취장치의 온도 유지를 위해 소모되는 연료양을 감소시키는 효과를 가져온다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 축열식 탈취장치의 실시예를 설명한다.

이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.

그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 기존의 축열식 탈취장치의 구조를 나타낸 구성도이다.

도시된 바와 같이, 축열식 탈취장치는 컬러 코팅 라인 오븐(10)의 상부에 배치되는 흡기 덕트(110)에서 건조시에 발생하는 VOC를 포함하는 오븐 내부의 공기를 흡기한다.

흡기덕트(110)에서 흡기된 공기를 이동시키는 압력는 제공하는 흡기팬(115)에 의해서 제공된다.

흡기 덕트(110)에서 흡기된 공기는 선택밸브(120)의 위치에 따라서 배기스택(150)으로 배출되거나 축열식 정화챔버(Purification chamber)(130)의 내부로 유입된다.

선택밸브(120)를 통과하는 공기는 가연성 물질이 혼합되어 있으므로 장비의 안전을 위해서 항상 일측은 개방되어야 한다. 즉 배기스택(150)측으로 개방되거나, 정화챔버(130)측으로 개방되는 구조를 가지고 있다. 즉 둘중의 한쪽은 반드시 개방되어야 하는 구조를 가지고 있다.

정화챔버(130)는 온도센서(미도시)와 버너(미도시)를 구비하여, 항상 800℃ 이상의 온도를 유지하도록 설정되어 있다. 800℃ 이상의 고온으로 유지되는 정화챔버(130)의 내부로 VOC 성분이 포함되면, VOC 성분들이 자연발화되어 정화된다.

정화챔버(130)는 고온으로 유지되면서 VOC 성분들을 태워버리는 것인데, 정상적인 작동시에는 연소되는 VOC 성분에서 발생하는 열에 의해서 온도가 유지될 수 있다.

버너는 LNG 가스와 같은 별도의 연료를 통해서 작동되는 것으로, 정화챔버(130)의 온도가 하강하게 되면 점화되어 정화챔버(130)의 온도를 유지시키는 역할을 수행한다. 유입되는 공기중에 VOC 성분이 존재하게 되면 버너가 작동되지 않지만.

컬러 코팅 라인이 정상적으로 작동되는 경우에는 흡기 덕트(110)로 유입되는 공기중에 VOC가 포함되어 있다. VOC가 포함된 공기가 고온으로 유지되는 정화챔버(130)로 유입되면 VOC 성분이 자연발화하여 연료로 사용되므로 버너가 점화되지 않고도 800℃ 이상의 고온이 유지된다.

그런데, 코터롤 교체, 색상 교체, 점검 등의 이유로 컬러 코팅 라인의 작업이 중지되면, 흡기 덕트(110)로 유입되는 공기는 오븐 내부의 찬공기가 되며 이 때에는 VOC 성분이 포함되어 있지 않다.

이러한 VOC 성분이 포함되어 있지 않은 찬공기가 정화챔버(130)로 유입되면, 찬공기는 정화챔버(130)를 냉각시키게 되고, 따라서 정화챔버(130)의 온도 하강을 방지하기 위하여 버너가 점화되어 연료를 소모하게 된다.

코터롤 교체, 색상 교체, 점검 등은 컬러 코팅 라인의 특성상 빈번하게 발생 하게 되는데(하루에도 수차례 발생), 그 때마다 VOC가 포함되지 않은 찬공기가 정화챔버(130)로 대량 유입되므로 버너에 의한 연료소모량이 과다한 문제점이 발생한다.

그렇다고, 버너를 연소시키지 않으면 정화챔버(130)가 냉각되므로, 냉각된 정화챔버(130)를 다시 승온시키기 위해서는 더 많은 연료와 시간을 소모하게 된다.

도 2는 본 발명에 따른 축열식 탈취장치의 구조를 나타낸 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 축열식 탈취장치의 선택밸브의 구조를 나타낸 사시도이다.

먼저 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 축열식 탈취장치는 선택밸브(120)의 개폐편(122)의 형상을 변경하여, 선택밸브(120)가 정화챔버(130)로 향하는 유로를 폐쇄하더라도, 정화챔버(130)측으로 흡기된 공기가 공급될 수 있도록 하기 위한 것이다.

개폐편(122)은 도시된 바와 같이, 유로를 폐쇄할 수 있는 원판 형상을 가지고 있는데, 개폐편(122)에 도시된 바와 같이 개폐편(122) 면적의 10~30%를 차지하는 소통공(125)을 형성한다.

따라서, 개폐편(122)이 정화챔버(130)로 향하는 유로를 차단하더라도, 상기 소통공(125)을 통해서 소량의 공기가 정화챔버(130)로 유입될 수 있다.

도 2를 참조하여, 컬러 코팅 라인 정지시 본 발명에 따른 축열식 탈취장치의 작동을 설명한다.

컬러 코팅 라인이 색상교체, 점검등의 이유로 정지하게 되면, 흡기덕트(110) 로 유입되는 공기에는 VOC가 포함되어 있지 않다.

이러한 경우, 선택밸브(120)는 정화챔버(130)측 유로를 차단한다.

그런데, 상술한 바와 같이, 선택밸브(120)의 개폐편(122)에는 소통공(125)이 형성되어 있으므로 흡기된 공기중 일부는 정화챔버(130)로 공급될 수 있다.

공기의 이동은 흡기덕트(110)와 배기팬(140)의 작동에 의해서 이루어진다.

배기팬(140)은 출력을 조절할 수 있는 것이 사용되어, 배기팬(140)의 출력에 따라서 정화챔버(130)로 흡기되는 공기의 양이 가변된다.

배기팬(140)을 정상운전 상태의 출력의 10~30% 수준으로 가동하게 되면, 정화챔버(130)로 흡기되는 공기의 양도 정상운전 상태의 출력의 10~30% 수준으로 된다.

흡기팬(115)을 정상 출력으로 유지하고, 배기팬(140)의 출력을 감소시키면, 그 차이만큼은 배기스택(150)으로 빠져나가게 된다.

흡기덕트(110)는 정상운전 상태와 동일하게 동작하고, 배기팬이 상기와 같이 감소된 수준으로 작동하게 되면, 일부의 공기(10~30%)만이 정화챔버(130)로 유입되고 나머지 공기(70~90%)는 배기스택(150)으로 배출된다.

이렇게 정화챔버(130)로 흡기되는 찬 공기의 유량을 감소시키면, 정화챔버(130)의 온도 유지를 위해 동작하는 버너의 연료 소비량을 감소시킬 수 있다.

정화챔버(130)로 흡기되는 공기의 양을 너무 적게하면 공기의 부족으로 인하여 버너에서 불완전 연소가 발생할 수 있으며, 정화챔버(130)로 흡기되는 공기의 양이 너무 많으면 흡기되는 찬 공기의 냉각효과 때문에 소모되는 연료의 양이 많아 지게 되므로, 라인 정지시에 정화챔버(130)로 공기의 양은 흡기덕트(110)에서 흡기되는 공기의 10~30% 수준인 것이 바람직하다.

본 발명은 컬러 코팅 라인 정지시에 정화챔버측으로 버너의 연소에 필요한 최소량의 공기만을 공급하여, 정화챔버의 온도 유지에 필요한 연료소비를 감소시키 위한 것으로, 라인 정지시에 선택밸브는 정화챔버측 유로를 닫고 배기팬의 출력을 감소시킴으로써 VOC가 포함되지 않은 찬공기는 버너의 연소에 필요한 양만큼만 정화챔버로 공급되고 나머지는 배기스택으로 모두 배출시키도록 제어한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

도 1은 기존의 축열식 탈취장치의 구조를 나타낸 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 축열식 탈취장치의 구조를 나타낸 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 축열식 탈취장치의 선택밸브의 구조를 나타낸 사시도임.

Claims (4)

1. 컬러 코팅 라인의 오븐에 배치되어 상기 오븐의 공기를 흡입하는 흡기덕트;

   상기 흡기덕트에서 흡기된 공기를 이동시키는 압력을 제공하는 흡기팬;

   버너와 온도센서를 구비하여 일정온도를 유지하며, 흡기되는 공기중의 휘발성 유기 화합물을 자연발화 시키는 정화챔버;

   상기 정화챔버 내부의 공기를 배출시키는 압력을 제공하는 배기팬;

   상기 흡기덕트와 상기 정화챔버를 연결하는 유로상에 배치되어 상기 흡기덕트에서 흡입된 공기를 정화챔버로 공급하거나 배기스택으로 배출하도록 유로를 제어하는 선택밸브;를 포함하되,

   상기 선택밸브는 상기 정화챔버의 유로를 폐쇄한 경우 상기 흡기덕트에서 흡입된 공기의 10~30%를 상기 정화챔버로 공급시키고 나머지 공기는 상기 배기스택으로 배출시키도록 형성된 것을 특징으로 하는 축열식 탈취장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 배기팬은 출력을 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 축열식 탈취장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 선택밸브의 개폐편에 소통공이 천공되어 있어, 상기 개폐편이 상기 정화챔버측 유로를 폐쇄하여도 상기 소통공으로 흡기된 공기의 일부가 정화챔버 측으로 공급되는 것을 특징으로 하는 축열식 탈취장치.
4. 컬러 코팅 라인의 오븐에 배치되어 상기 오븐의 공기를 흡입하는 흡기덕트;

   상기 흡기덕트에서 흡기된 공기를 이동시키는 압력을 제공하는 흡기팬;

   버너와 온도센서를 구비하여 일정온도를 유지하며, 흡기되는 공기중의 휘발성 유기 화합물을 자연발화 시키는 정화챔버;

   상기 정화챔버 내부의 공기를 배출시키는 압력을 제공하는 배기팬;

   상기 흡기덕트와 상기 정화챔버를 연결하는 유로상에 배치되어 상기 흡기덕트에서 흡입된 공기를 정화챔버로 공급하거나 배기스택으로 배출하도록 유로를 제어하는 선택밸브;를 포함하는 축열식 탈취장치의 제어방법에 있어서,

   컬러 코팅 라인이 정지시 상기 선택밸브는 상기 흡기덕트에서 유입되는 공기중 10~30%를 상기 정화챔버로 공급하고, 잔량의 공기를 배기스택으로 배출하도록 제어하고,

   상기 배기팬은 정상부하의 10~30%의 출력으로 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 축열식 탈취장치의 제어방법.

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