KR101014333B1 - 담수화설비의 증발기 파손 방지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해수 증발기 내부에 과도한 압력이 작용하였을 때, 작용된 과도한 압력을 즉시 해제함으로써 비상시 해수 증발기의 파손을 방지한 담수화 설비의 증발기 파손 방지 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 담수화 설비의 증발기 파손 방지 장치는, 다수의 증발기 각각에서 생산된 담수를 담수 이송 헤더측으로 이송시키기 위한 담수 이송 라인(20)과, 상기 증발기의 담수 저장조(16)로부터 담수를 펌핑하여 상기 담수 이송 라인(20)으로 보내기 위한 담수 펌프(18)를 구비하는 담수화설비에 있어서, 상기 증발기의 일측으로부터 증발기 내부의 압력을 대기로 소통시킬 수 있는 배출관(50)이 형성되고, 이 배출관(50) 중간에 증발기 내부 압력이 일정 수준 이상일 때 그 압력에 의해 자동적으로 파괴되어 대기로 압력해제시키기 위한 파열 밸브(60)가 설치되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 담수화설비의 증발기 파손 방지 장치에 의하면, 비상의 경우, 증발기 내부의 압력이 증발기의 설계 압력 이상으로 상승되려고 하면, 증발기의 압력이 상시 작용하고 있는 파열 밸브(60)가 먼저 파열됨으로써, 증발기 내부의 과도한 압력 상승을 방지할 수 있고, 그에 따라 증발기의 파손을 방지할 수 있다.

담수, 증발기, 파손, 방지, 럽쳐디스크

Description

담수화설비의 증발기 파손 방지 장치{Destruction prevention apparatus for evaporator of desalination plant}

도 1은 종래의 증발기 배관라인을 나타내는 모식도

도 2는 본 발명에 따른 증발기 파손 방지 라인이 구비된 증발기 배관 라인을 나타내는 모식도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10a,10b : 증발기 12 : 증발실

14 : 담수 덕트 16 : 담수 저장조

18 : 담수 펌프 20 : 담수 이송 라인

22 : 담수 이송 헤더 30 : 최소 유량 보존 라인

44,46 : 개폐 밸브 50 : 배출 라인

60 : 파열 밸브

본 발명은 담수화설비의 증발기 파손 방지 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 해수 증발기 내부에 과도한 압력이 작용하였을 때, 작용된 과도한 압력을 즉시 해제함으로써 비상시 해수 증발기의 파손을 방지한 담수화 설비의 증발기 파손 방지 장치에 관한 것이다.

담수화설비는 스팀의 열에너지를 이용하여 해수 등을 증발기에서 증발시켜 담수를 분리시키는 설비이다.

그런데, 상기한 해수 속에는 각종의 미생물과 부유물이 존재하여, 이런 것들이 시간이 지남에 따라 열교환 튜브 등의 배관 내부에 퇴적되거나 성장함으로써 증발기의 성능을 저하시키게 된다.

또한, 해수를 끓이기 위해 온도를 높이게 되면 해수에 녹아 있는 이온들 중 온도가 올라갈수록 용해도가 떨어지는 물질들이 석출되면서 열교환 튜브 내벽에 스케일(Scale)을 만들어 증발기의 성능을 저하시키기도 한다.

증발기로부터 퇴적물과 스케일을 제거하기 위하여 종래에는, 1년에 수차례씩 산 세척(Acid cleaning)을 실시하고, 세척 후에는 증류수로 씻어내는 작업을 수행하였다.

첨부도면 도 1에는 종래에 증발기에서 생산된 담수의 이송을 위한 배관 라인과 상기한 세척작업 후 증류수로 세정하기 위한 배관 라인을 나타내기 위한 모식도가 도시되어 있다.

도 1에 도시된 증발기는 다단 증발형(MSF, Multi Stage Flashing type) 담수 화 설비를 일례로 설정하여 나타내고 있으며, 여러 개의 증발기 중 2개의 증발기만을 설정하여 도시하고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 각 증발기(10a)(10b)에는 다단의 스테이지(Stage)의 증발실(Flashing chamber)(12)이 일렬로 배열되어 있다.

해수가열기(Brine Heater, 도시생략)로부터 가열된 해수(Brine)는 최초의 스테이지로부터 최종 스테이지로 순차적으로 흐르면서 증발하고, 발생된 증기는 각 증발실(12) 상측에 배열된 열교환 튜브(도시생략)에 의하여 응축되어 담수로 생성된다.

상기 각 증발기(10a)(10b)에서 생성된 담수는 증발기(10a)(10b)의 일측에 설치된 담수 덕트(14)를 따라 마지막 스테이지측의 저장조(16)에 모이게 되고, 저장조(16)에 모인 담수는 담수 펌프(Distillate pump)(18)에 의해 펌핑되어 담수 이송 라인(20)을 통해 담수 이송 헤더(22,Distillate header)로 보내지며, 담수 이송 헤더(22)로 보내진 담수는 담수저장탱크(도시생략)측으로 보내지도록 되어 있다.

한편, 상기 담수 이송라인(20)과 상기 저장조(16) 사이에는 최소 유량 보존 라인(30)이 구비되어 있는데, 이 최소 유량 보존 라인(30)은, 상기 저장조(16)의 수위가 일정 수위 이하로 내려가는 경우 배송되는 담수를 다시 저장조(16)로 되돌려 상기 저장조(16)를 항상 일정수위로 유지함으로써 담수 펌프(18)의 손상을 방지하도록 하는 역할을 한다.

이와 같은 최소 유량 보존 라인(30)상에는 콘트롤 밸브(32)와 감압 오리피스(34)가 구비되어 있다.

그리고, 산 세척작업 후, 증발기 내부에 잔류하는 산 성분을 세정하기 위한 배관 라인은, 상기 담수 이송 라인(20)으로부터 상기 증발실(12)측과 담수 덕트(14)측으로 각각 세정 라인(40)(42)을 형성하고, 각 세정 라인(40)(42)에는 개폐밸브(44)(46)를 설치하며, 상기 최소 유량 보존 라인(32)과 상기 세정 라인(40)(42) 사이의 담수 이송 라인(20)에 콘트롤밸브(24)와 첵밸브(26)를 설치하였다.

산 세척 작업 수행 후 세정 작업을 할 때에는, 세정하고자 하는 증발기(10a)의 가동이 멈추어진 상태에서 실시하므로, 세정시에 필요한 증류수로서는 다른 증발기(10b)에서 생성된 담수를 공급받아 사용하게 된다.

즉, 세척하고자 하는 증발기(10a)의 담수펌프(18) 등의 가동을 모두 멈추고, 세정라인(40)(42) 상의 개폐밸브(44)(46)를 개방시킴과 아울러, 담수 헤더(22)로부터 담수저장탱크측으로 보내지는 라인을 폐쇄시키면, 다른 증발기(10 b)의 담수 펌프(18)에 의하여 송출되는 담수가 해당 증발기(10b)의 담수 이송 라인(20)을 따라 담수 이송 헤더(22)를 거꾸로 흘러 세정하고자 하는 증발기(10a)의 세정 라인(42)(44)을 통해 내부로 유입되어 일정수위로 채워지게 된다.

상기와 같이 증발기(10a)에 담수가 채워지면 증발기(10a)는 담수에 의한 내압을 받게 된다.

그런데, 상기 증발기(10a)는 브라인(해수)의 유동과 증발에 필요한 낮은 압력(약 2bar)에 견딜 수 있도록 설계되는 반면에, 상기 담수 펌프(18)의 토출압력은 이 보다 매우 높은 압력(약 7bar)으로 설정되어 있고, 상기 담수 이송 라인(20)을 경유하여 증발기(10a) 내부로 유입되는 담수의 압력도 상기 담수 펌프(18)의 압력을 거의 그대로 유지(약 6bar)하게 된다.

그렇기 때문에 세정을 위해 증발기(10a)에 유입되는 담수(증류수)의 공급압력은 증발기(10a)의 설계 압력을 훨씬 상회한다.

이러한 상황에서, 운전자의 부주의나 시스템의 일시적 오류로 인해, 상기 증발기(10a)에 세정용 담수가 과도하게 충만되기라도 하면, 증발기(10a)는 그의 설계압력보다 훨씬 높은 상기 담수 펌프(18)의 토출압력 또는 그 이상의 압력을 받기 때문에, 증발기(10a)는 고압을 견디지 못하고 파손되는 지경에 이르게 된다.

본 발명은, 상기와 같은 비상시를 대비하여 개발된 것으로서, 증발기의 설계압력 이상으로 과도한 압력이 작용하는 경우, 즉시 해당 압력을 해제시켜 줌으로써 증발기의 파손을 방지할 수 있는 담수화설비의 증발기 파손 방지 장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 담수화설비의 증발기 파손 방지 장치는, 다수의 증발기 각각에서 생산된 담수를 담수 이송 헤더측으로 이송시키기 위한 담수 이송 라인과, 상기 증발기의 담수 저장조로부터 담수를 펌핑하여 상기 이송 라인으로 보내기 위한 담수 펌프를 구비하는 담수화설비에 있어서, 상기 증발기의 일측으로부터 증발기 내부의 압력을 대기로 소통시킬 수 있는 배출관이 형성되고, 이 배출관 중간에 증발기 내부 압력이 일정 수준 이상일 때 그 압력에 의하여 자동적으로 파괴되어 대기로 압력해제시키기 위한 파열 밸브가 설치되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

이와 같은 구성에 의하면, 증발기의 내부 압력이 과도해지는 경우 상기 파열 밸브가 파괴되어 증발기 내부에 걸린 압력이 대기중으로 해제됨으로써, 비상시 증발기의 파손을 방지하여 원활한 담수 생산이 가능해지고, 산 세척 등의 유지보수 작업을 안정적으로 수행할 수 있다.

여기서, 상기 배출관은 상기 담수 이송 라인과 상기 담수 저장조 사이에서, 상기 저장조의 수위가 일정 수위 이하로 내려가는 경우 배송되는 담수를 다시 저장조로 되돌려 상기 저장조를 항상 일정수위로 유지하는 담수 펌프의 최소 유량 보존 라인 중간으로부터 분기시켜 구성할 수 있다.

또한, 상기 파열 밸브는 공지의 파열 디스크로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 예시도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 종래에 있어서와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 사용하며, 그 반복되는 설명은 생략한다.

첨부도면 도 2에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 담수화설비의 증발기 파손 방지 장치에 대한 모식도가 도시되어 있다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명은, 다수의 증발기(10a)(10b)의 일측으로부터 증발기(10a)(10b) 내부의 압력을 대기로 소통시킬 수 있는 배출관(50)을 배관하고, 상기 배출관(50)의 중간에 파열 밸브(60)를 설치한 구성을 가진다.

도면에 도시된 실시예에 있어서, 상기 배출관(50)은 상기 담수 이송 라인(20)과 상기 담수 저장조(16) 사이의 최소 유량 보존 라인(30) 중간으로부터 분기되도록 구성하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 증발기(10a)(10b)측벽 등에 설치하는 것도 가능하며, 어디에 설치되든 증발기(10a)(10b) 내부의 압력이 직접 작용하도록 하기만 하면 된다.

여기서, 상기 파열 밸브(60)는, 상기 증발기(10a)(10b) 내부의 압력이 일정 수준 이상일 때, 그 압력에 의하여 자동적으로 파괴되어 대기로 압력해제시키는 역할을 한다.

따라서, 상기 파열 밸브(60)의 파열 압력은 상기 증발기(10a)(10b)의 설계압력을 넘지 않도록 설정되어야 안전하다.

상기한 파열 밸브(60)로서는, 공지의 럽쳐 디스크(Rupture disk, 간혹 bursting disk 라고도 함)로 구성할 수 있다.

상기와 같이 이루어진 본 발명에 있어서, 예를들어 다른 증발기(10b)측의 담수 펌프(18)의 펌핑에 의하여 세정 하고자 하는 증발기(10a) 내부에 담수를 채우는 경우, 증발기(10a) 내부의 압력은 항상 배출관(50)을 통해 파열 밸브(60)에 작용하고 있는 상태가 된다.

만일, 운전자의 부주의나 시스템의 일시적 오류로 인해, 상기 증발기(10a)에 세정용 담수가 과도하게 충만되어, 증발기(10a) 내부에 작용하는 압력이 그의 설계압력을 초과하게 되면, 이 압력이 상기 파열 밸브(60)에 그대로 작용함으로써, 증발기(10a)의 설계압력에 대응하는 파열 압력으로 설정된 상기 파열 밸브(60)가 즉시 파열되게 된다.

상기 파열 밸브(60)가 파열되면, 배출 라인(50)이 열려 증발기(10a) 내부의 담수(압력)가 대기중으로 배출되어 증발기(10a) 내부 압력은 급격히 떨어지게 됨으로써 증발기(10a)가 파손되는 등의 사고를 방지할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 담수화설비의 증발기 파손 방지 장치에 의하면, 비상의 경우, 증발기 내부의 압력이 증발기의 설계 압력 이상으로 상승되려고 하면, 증발기의 압력이 상시 작용하고 있는 파열 밸브(60)가 먼저 파열됨으로써, 증발기 내부의 과도한 압력 상승을 방지할 수 있고, 그에 따라 증발기의 파손을 방지할 수 있다.

Claims (3)

1. 다수의 증발기 각각에서 생산된 담수를 담수 이송 헤더측으로 이송시키기 위한 담수 이송 라인(20)과, 상기 증발기의 담수 저장조(16)로부터 담수를 펌핑하여 상기 담수 이송 라인(20)으로 보내기 위한 담수 펌프(18)를 구비하는 담수화설비에 있어서,

   상기 증발기의 일측으로부터 증발기 내부의 압력을 대기로 소통시킬 수 있는 배출관(50)이 형성되고, 이 배출관(50) 중간에 증발기 내부 압력이 일정 수준 이상일 때 그 압력에 의해 자동적으로 파괴되어 대기로 압력해제시키기 위한 파열 밸브(60)가 설치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 담수화설비의 증발기 파손 방지 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 배출관(50)은, 상기 담수 이송 라인(20)과 상기 담수 저장조(16) 사이에서, 상기 저장조(16)의 수위가 일정 수위 이하로 내려가는 경우 배송되는 담수를 다시 저장조(16)로 되돌려 상기 저장조(16)를 항상 일정수위로 유지하는 담수 펌프(18)의 최소 유량 보존 라인(30) 중간으로부터 분기되도록 구성한 것을 특징으로 하는 담수화설비의 증발기 파손 방지 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 파열 밸브(60)는 럽쳐 디스크로 이루어지는 것을 특징으로 하는 담수화 설비의 증발기 파손 방지 장치.

Images