KR101111039B1 - 먼지가 다량 포함한 배가스의 습도 온라인 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다량의 먼지 및 수분함유 배가스(2)가 이동하는 설치배관(1)일측에 설치되는 습도계설치 플랜지(3)와, 상기 습도계설치 플랜지(3)에 설치되어지되 상기 설치배관(1)을 관통하여 설치되는 습도센서(7)와, 상기 습도센서(7)에서 검출된 신호를 변환하여 표시하는 트랜스미터를 포함하는 습도온라인 측정장치에 있어서, 상기 습도센서(7)가 고정되는 습도계설치 플랜지(3)를 상기 설치배관(1)의 내부와 연통되도록 설치한 후, 상기 습도계설치플랜지(3)의 단부에 여과포(9)를 설치하여 상기 습도센서(7)표면에 먼지와 수분이 부착되지 못하도록 하고, 상기 습도계설치플랜지(3)의 내부에 경사습도보호통(10)을 설치하여 상기 경사습도보호통(10)내에서 생성된 응축수가 응축수분리통으로 이동하도록 하되, 상기 경사습도보호통(10)내의 배가스는 배가스 흡인라인에 의하여 연결된 송풍기(13)에 의하여 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는 먼지가 다량 포함한 배가스의 습도 온라인 측정 장치를 요지로 한다.

습도측정

Description

먼지가 다량 포함한 배가스의 습도 온라인 측정 장치{On line measurement of humidity of flue gas with high contenet of dust}

도 1은 종래의 배가스 내 습도 온라인 측정 장치를 나타내는 도면.

도 2는 본 발명을 통하여 제안된 먼지가 다량 포함한 배가스의 습도 온라인 측정 장치를 나타내는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 설치배관 2 : 배가스 3 : 습도계 설치 플랜지

4 : 습도계 5 : 신호선 6: 트랜스미터

7 : 습도 센서 8 : 습도센서보호망 9 : 여과포

10 : 경사 습도계 보호통 11 : 보온층 12 : 배가스 흡인라인

13 : 송풍기 14 : 배가스 배출구 15 : 응축수 분리통

16 : 응축수 유지높이 17 : 배출관 유지높이 18 : 배출구 유지높이

19 : 응축수 배출관

본 발명은 먼지가 다량 포함한 배가스의 습도 온라인 측정 장치에 관한 것으로서, 특히, 다량의 먼지와 수분을 함유한 배가스의 습도를 장기적이며, 안정적으로 측정할 수 있는 먼지가 다량 포함한 배가스의 습도 온라인 측정 장치에 관한 것이다.

일반적으로 제철공정 중의 하나인 소결공정에서는 분말의 철광석으로부터 괴상의 철광석을 제조하는 공정으로 이 공정에서는 다량의 먼지가 발생하며, 배가스 처리설비 전단에서의 배가스 중 먼지농도는 약 1,000 mg/m3 정도이며, 배가스 온도는 약 160℃ 정도이며, 다량의 수분을 함유하고 있어 절대습도가 약 10% 정도이다. 소결공정 배가스에 함유된 먼지를 제거하기 위하여 대부분의 경우 전기집진기를 설치하여 사용하고 있으며, 전기집진기를 통과한 후 배가스내 먼지농도는 약 30 mg/m3 이하로 떨어진다. 전기집진기를 이용하여 소결 배가스 내 먼지를 포집할 경우, 배가스의 습도는 전기집진기의 성능에 큰 영향을 미치는 주요 인자로, 그 영향을 파악하기 위해서는 습도계의 설치가 필요하다. 그러나 기존의 습도계를 소결 배가스가 통과하는 배관에 설치할 경우, 다량의 먼지와 수분이 습도계 표면에 부착됨으로서, 짧은 시간 내에 습도계의 고유 기능을 상실하는 문제점이 있다.

도 1은 종래의 배가스 내 습도 온라인 측정 장치를 나타내는 도면으로서, 습도계는 다량의 먼지와 수분을 함유한 배가스가 흐르는 배관에 설치되며, 습도계 설치배관(1)에는 다량의 먼지와 수분을 함유가 배가스(2)가 통과하고 있으며, 습도계(4)는 습도계 설치 플랜지(3)를 이용하여 배관에 고정하며, 습도계의 선단부는 습도센서(7)와 습도센서 보호망(8)으로 구성되어 습도센서가 이물질에 의하여 오염되지 않도록 되어 있다. 습도센서에서 감지된 습도는 신호선(5)을 통하여 트랜스미터(6)에서 규정 신호로 변환되거나 숫자로 표기된다.

그러나 소결공정과 같이 다량의 먼지와 수분을 함유한 경우에는 짧은 시간 안에 먼지와 수분이 습도센서 보호망(8) 표면을 통과하여 습도센서 표면을 덮거나, 습도센서 보호망(8) 표면을 덮음에 따라, 습도센서와 배가스의 접촉이 차단되어 배가스의 습도가 제대로 측정되지 못하는 문제가 발생된다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 먼지와 습기를 다량 함유하고 있는 배가스의 습도를 측정하기 위해서 습도계를 설치하여야 하나, 다량의 먼지와 수분에 의한 습도계의 오염으로 인하여 습도계 사용기간이 매우 짧다. 이와 같은 상황에서 배가스의 습도를 측정하기 위하여 추가의 보호장치가 없이 습도계를 사용할 경우, 습도계에 습도 센서 보호하기 위한 보호망이 설치되어 있음에도 불구하고, 센서 사용 가능 기간이 약 1개월 정도로 유지보수에 큰 어려움이 있었다. 따라서, 본 발명은 다량의 먼지와 수분을 함유한 배가스의 습도를 장기적이며, 안정적으로 측정할 수 있는 먼지가 다량 포함한 배가스의 습도 온라인 측정 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

도 2는 상기한 기존의 습도계 설치의 문제점을 극복하기 위한 발명으로, 먼지와 수분을 다량 함유한 배가스의 습도 온라인 측정 장치를 나타낸 도면으로서,

본 발명은 다량의 먼지 및 수분함유 배가스(20)가 이동하는 설치배관(1)일측에 설치되는 습도계설치 플랜지(30)와, 상기 습도계설치 플랜지(30)에 설치되어지되 상기 설치배관(1)을 관통하여 설치되는 습도센서(7)와, 상기 습도센서(7)에서 검출된 신호를 변환하여 표시하는 트랜스미터를 포함하는 습도온라인 측정장치에 있어서,

상기 습도계설치 플랜지(3)를 상기 설치배관(1)의 내부와 연통되도록 한 후 상기 습도계설치플랜지(3)의 단부에는 여과포(9)를 설치하고, 상기 습도계설치플랜지(3)의 내부에 경사습도보호통(10)을 설치하여 상기 경사습도보호통내에서 생성된 응축수가 상기 경사습도보호통(10)과 배가스 흡인라인에 의하여 연결된 송풍기(13)에 의하여 응축수분리통(15)으로 이동하도록 하는 것을 특징으로 한다. 이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

먼저 송풍기(13)를 이용하여 배관내를 통과하는 배가스(2)의 일정량을 연속적으로 습도계(4)가 설치되어있는 위치로 흡인되어, 지속적으로 새로운 배가스(2)가 습도센서(7) 주위를 지나게 하여 습도를 측정함에 있어, 여과포(9)로 한면이 막혀있는 경사 습도계 보호통(10) 내부에 습도계를 설치함으로서 배가스에 함유된 다량의 먼지가 습도계와 접촉하지 못하도록 구성한다.

또한, 배가스내 수분은 여과포를 통과할 수 있도록 하고, 배가스내 함유된 다량의 수분이 경사 습도계 보호통(10) 내부에서 응축되지 않도록 경사 습도계 보호통(10)이 외부로 노출된 부분에 보온층(11)을 설치하고, 응축수가 발생하더라도 원활히 배가스 흡입라인(12)으로 배출될 수 있도록, 습도계 보호통이 약간의 경사가 지도록 설치한다.

또한,응축수 배출구(19a)를 통하여 외부공기가 유입되지 않게 하기 위하여, 배출관 유지높이(17)를 일정 높이 이상으로 자동으로 유지시킴으로서, 응축수 분리통과 응축수 배출구 사이에는 항상 응축수로 채워져 있도록 구성한다.

이하, 본 발명의 작동 및 기능에 대하여 상세히 설명한다.

먼저 송풍기(13)를 이용하여 배관내를 통과하는 배가스(2)의 일정량을 연속적으로 습도계(4)가 설치되어 있는 위치로 흡인되어, 지속적으로 새로운 배가스(2)가 습도센서(7) 주위를 지나게 되어 습도가 측정된다.

습도계는 여과포(9)로 한면이 막혀있는 경사 습도계 보호통(10) 내부에 설치함으로서 배가스에 함유된 다량의 먼지가 습도계와 접촉하지 못하도록 차단하고, 배가스내 수분은 여과포를 통과할 수 있도록 하였다. 배가스의 온도는 약 160℃이고, 다량의 수분이 포함되어 있으므로, 경사 습도계 보호통의 일부가 외부에 노출될 경우, 경사 습도계 보호통(10) 내벽에서 외기온도와의 차이에 의하여 수분이 응축하고, 이 응축수가 여과포를 젖게하고, 이에 따라 다량의 먼지가 여과포 표면에 부착되는 문제가 발생할 수 있으므로, 응축수가 발생하더라도 원활히 배가스 흡입라인(12)으로 배출될 수 있도록, 습도계 보호통이 약간의 경사가 지도록 설치하는 것이 바람직한다.

또한, 경사 습도계 보호통(10)이 외부로 노출된 부분에는 보온층(11)을 설치하여 응축수의 발생을 최소화하는 것이 바람직하다. 상기와 같이 응축수의 발생을 최대한 억제하고, 혹시 발생한다 하더라도 원활하게 배출된다면, 여과포 표면에 일정 이상의 먼지가 쌓이게 되면 하중에 의하여 퇴적 먼지가 낙하되고, 일정량의 먼지만 표면에 부착되어, 자동적으로 적정하게 관리되어, 원활하게 습도측정이 이루어질 수 있다.

습도계(4)를 지난 배가스는 배가스 흡인라인(12), 응축수 분리통(15), 송풍기(13)를 통하여, 최종적으로 배가스 배출구를 통하여 배출되며, 응축수 분리통(15)에서 분리된 응축수는 응축수 배출구(19a)를 통하여 외부로 배출된다. 이 때 응축수 분리통과 응축수 배출구 사이에는 항상 응축수로 채워져 있어야 하며, 응축수로 채워있지 않은 경우에는 응축수 배출구를 통하여 외부공기가 유입되어 송풍기를 통과하기 때문에 측정대상 배가스가 습도계로 주위로 유입되지 않아 습도계에서 잘못된 습도를 측정하는 문제가 발생할 수 있다.

이러한 문제점을 방지하기 위하여 응축수 유지높이(16), 배출관(19)의 배출관 유지높이(17) 및 배출구 유지높이(18)를 적정하게 유지하여야 한다. 습도계가 설치되는 설치배관(1)의 내부는 대부분의 경우 음압이 걸려있는 상태로, 배출관 유지높이(18)는 설치배관(1) 내부의 압력에 따라 다음의 실시예에서 제시한 높이 이상으로 유지되어야 한다.

실시예

배출관 유지높이 산정

습도계 설치 배관의 압력은 응축수 분리통의 내부 압력과 유사하며, 응축수 분리통 내부의 응축수 유지높이 및 배출구 유지높이는 약 10cm 이상이면 충분하다. 응축수 분리통의 내부 압력과 대기압과의 상관관계는 다음의 식으로 나타낼 수 있다.

P_pipe + (0.1+H) γ = P_atm + 0.1 g

이 상관관계로부터 배출관 배출 높이는 다음의 식으로 계산할 수 있다.

H = (P_atm - P_pipe) / γ = P_{pipe gage} / g

여기에서 H는 배출관의 유지높이이며, g는 물의 밀도와 중력가속도의 곱이며, P_{pipe gage} 는 습도계가 설치된 배관 내부의 계기 압력으로 보통의 경우 대기압보다 낮은 음압이다.

본 발명의 효과로, 다량의 먼지와 습기를 함유하고 있는 배가스의 습도를 측정하기 위하여, 기존의 경우처럼 추가의 보호장치가 없이 습도계를 사용할 경우, 습도계에 습도 센서 보호용 보호망이 설치되어 있음에도 불구하고, 센서 사용 가능 기간이 약 1개월 정도로 유지보수에 큰 어려움이 있었으나, 본 발명에 의하여 먼지가 다량 포함한 배가스의 습도 온라인 측정 장치를 제공함으로서, 다량의 먼지와 습기를 함유한 배가스의 습도를 장기적이며, 안정적으로 측정하는 것이 가능하게 되었다.

Claims (2)

1. 다량의 먼지 및 수분함유 배가스(2)가 이동하는 설치배관(1)일측에 설치되는 습도계설치 플랜지(3)와, 상기 습도계설치 플랜지(3)에 설치되어지되 상기 설치배관(1)을 관통하여 설치되는 습도센서(7)와, 상기 습도센서(7)에서 검출된 신호를 변환하여 표시하는 트랜스미터를 포함하는 습도온라인 측정장치에 있어서,

   상기 습도센서(7)가 고정되는 습도계설치 플랜지(3)를 상기 설치배관(1)의 내부와 연통되도록 설치한 후, 상기 습도계설치플랜지(3)의 단부에 여과포(9)를 설치하여 상기 습도센서(7)표면에 먼지와 수분이 부착되지 못하도록 하고, 상기 습도계설치플랜지(3)의 내부에 경사습도보호통(10)을 설치하여 상기 경사습도보호통(10)내에서 생성된 응축수가 응축수분리통으로 이동하도록 하되, 상기 경사습도보호통(10)은 배가스 흡입라인에 의해 송풍기(13)와 연결되는 것을 특징으로 하는 먼지가 다량 포함한 배가스의 습도 온라인 측정 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 경사습도보호통(10)의 외측에는 보온층(11)이 덮혀지므로서 상기 경사습도보호통(10)내부의 온도와 외기온도의 차이에 의한 응축수 발생을 줄일수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 먼지가 다량 포함한 배가스의 습도 온라인 측정 장치.

Images