KR101238896B1

KR101238896B1 - 황산 풍동 시험장치

Info

Publication number: KR101238896B1
Application number: KR1020110023361A
Authority: KR
Inventors: 정성욱; 김영섭; 윤정봉; 이병호
Original assignee: 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2011-03-16
Filing date: 2011-03-16
Publication date: 2013-03-04
Also published as: KR20120105737A

Abstract

황산 풍동 시험장치가 개시된다. 개시된 황산 풍동 시험장치는 화력발전소 탈황설비 내부의 다양환 환경을 모사하여 탈황 조건에 따른 탈황설비 금속 재질의 부식 특성을 평가하기 위한 것으로서, ⅰ)적어도 하나의 시편이 장착될 수 있으며, 가열된 공기가 주입될 수 있는 챔버와, ⅱ)챔버에 장착되며, 황산 공급부로부터 공급되는 황산을 챔버의 내부에 에어로졸 형태로 분사할 수 있는 노즐부재와, ⅲ)챔버와 연결되게 설치되며, 챔버에서 배출되는 황산을 중화제로서 중화시키기 위한 중화유닛과, ⅳ)중화유닛에서 중화된 황산 중화물을 냉각하고 대기 중으로 방출하는 열교환기와, ⅴ)전체 장치의 운용을 컨트롤 할 수 있는 제어기를 포함한다.

Description

황산 풍동 시험장치 {CORROSION SIMULATOR}

본 발명의 예시적인 실시예는 황산 풍동 시험장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화력발전소 탈황설비의 금속 재질에 대한 부식 특성을 모사할 수 있는 황산 풍동 시험장치에 관한 것이다.

일반적으로, 대부분의 화력 발전소에서는 화력 발전 시설의 황산화물 배출 허용 기준이 엄격해 짐에 따라 탈황설비를 갖추고 있다.

이러한 탈황설비의 기본 원리는 발전소로부터 배출되는 황산화물 배기가스 경로에 흡수탑을 설치하고, 이 흡수탑 내부로 물과 석회석을 입자 형태로 분사하여 흡수탑을 통과하는 황산화물과의 기-액 접촉반응을 통해 석고로 만들어 제거하는 것이다.

따라서 탈황설비는 기액 반응을 통해 석고가 생성되는 것 이외에도 물과 황산화물의 반응을 통한 강산성의 황산이 생성되므로 흡수탑의 재질을 내황산성이 강한 재질로 선택하는 것이 일반적이다.

한편, 상기한 탈황설비 주변의 금속 재질인 내황산강의 부식특성을 평가하기 위해서는 무게 감량법을 많이 사용하고 있다.

무게 감량법은 일정한 농도의 산 용액에 시편을 일정시간 담구어 두었다가 꺼내어 산 용액에 담그기 전 무게와 산에 의해 부식이 일어난 후의 무게 차이를 비교하여 재질의 부식 특성을 평가하는 것이다.

그런데, 이와 같은 평가 방법은 단순히 산의 농도와 부식시간에 따른 부식특성을 파악할 수 있지만, 실제 가동되고 있는 탈황설비의 여러 가지 조건에 따른 부식 특성을 반영하지 못하고 있다는 문제점을 내포하고 있다.

본 발명의 예시적인 실시예는 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 화력발전소 탈황설비 내부의 다양환 환경을 모사하여 탈황 조건에 따른 탈황설비 금속 재질의 부식 특성을 평가할 수 있도록 한 황산 풍동 시험장치를 제공한다.

이를 위해 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 황산 풍동 시험장치는, ⅰ)적어도 하나의 시편이 장착될 수 있으며, 가열된 공기가 주입될 수 있는 챔버와, ⅱ)상기 챔버에 장착되며, 황산 공급부로부터 공급되는 황산을 상기 챔버의 내부에 에어로졸 형태로 분사할 수 있는 노즐부재와, ⅲ)상기 챔버와 연결되게 설치되며, 상기 챔버에서 배출되는 황산을 중화제로서 중화시키기 위한 중화유닛과, ⅳ)상기 중화유닛에서 중화된 황산 중화물을 냉각하고 대기 중으로 방출하는 열교환기와, ⅴ)전체 장치의 운용을 컨트롤 할 수 있는 제어기를 포함한다.

상기 황산 풍동 시험장치는, 상기 챔버로 공기를 공급하기 위한 블로워와, 상기 블로워를 통해 공급되는 공기를 일정 온도로 가열하기 위한 히터와, 상기 중화유닛으로 중화제를 공급하기 위한 중화제 공급부를 더 포함할 수 있다.

상기 황산 풍동 시험장치에 있어서, 상기 챔버는 사각형의 단면을 지닌 본체부와, 상기 본체부의 전후 단부에 사다리꼴 형태로 경사지게 연결되는 제1 및 제2 사이드부로 이루어질 수 있다.

상기 황산 풍동 시험장치에 있어서, 상기 본체부는 상면과 양측면에 제1 덮개가 각각 설치될 수 있다.

상기 황산 풍동 시험장치에 있어서, 상기 제1 사이드부는 상기 히터와 연결될 수 있다.

상기 황산 풍동 시험장치에 있어서, 상기 제2 사이드부는 상기 중화유닛과 연결될 수 있다.

상기 황산 풍동 시험장치에 있어서, 상기 제1 사이드부의 상면에는 상기 챔버의 내부를 육안으로 확인하기 위한 투명창이 설치될 수 있다.

상기 황산 풍동 시험장치에 있어서, 상기 제2 사이드부의 상면 및 측면에는 제2 덮개가 각각 설치될 수 있다.

상기 황산 풍동 시험장치에 있어서, 상기 시편은 상기 본체부의 내측에서 상기 제1 덮개 및 바닥면에 각각 설치되고, 상기 제2 사이드부의 내측에서 상기 제2 덮개 및 바닥면에 각각 설치될 수 있다.

상기 황산 풍동 시험장치에 있어서, 상기 본체부의 내측에는 상하 방향 혹은 좌우 방향으로 적어도 하나의 기둥부재가 설치될 수도 있다.

상기 황산 풍동 시험장치에 있어서, 상기 시편은 기둥부재에 설치될 수 있다.

상기 황산 풍동 시험장치에 있어서, 상기 블로워와 히터 사이에는 상기 공기의 유량을 측정하기 위한 유량 측정기가 설치되고, 상기 히터 및 챔버에는 온도 측정기가 각각 설치될 수 있다.

상기 황산 풍동 시험장치에 있어서, 상기 황산 공급부는 황산을 저장하는 황산조와, 물을 저장하는 수조를 포함할 수 있다.

상기 황산 풍동 시험장치에 있어서, 상기 황산조와 수조는 상기 노즐에 각각 연결되게 설치될 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 간단한 구조로서 황산 농도와 분무 속도, 공기 유입량, 및 챔버 내부 온도 등 다양한 조건에 따른 시편의 부식 특성 평가가 가능하다.

따라서, 본 실시예에서는 황산 풍동 시험장치를 통해 실제 화력발전소 탈황설비의 주변 금속 재질에 대한 모사가 가능하다는 효과가 기대된다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 황산 풍동 시험장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 챔버의 구성을 구체적으로 도시한 도면으로, (a)는 평면 구성도이고, (b)는 측면 구성도이며, (c)는 정면 구성도이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 황산 풍동 시험장치에 적용되는 챔버의 변형예를 개략적으로 도시한 측면 구성도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 황산 풍동 시험장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 황산 풍동 시험장치(100)는 화력발전소 탈황설비의 여러 가지 조건에 따른 금속 재질의 부식 특성을 반영하기 위한 것이다.

본 실시예에서, 상기 황산 풍동 시험장치(100)는 화력발전소 탈황설비 내부의 다양환 환경을 모사하여 탈황 조건에 따른 탈황설비 금속 재질의 부식 특성을 평가할 수 있는 구성으로 이루어진다.

이를 위한 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 상기 황산 풍동 시험장치(100)는 기본적으로, 챔버(10)와, 중화유닛(60)과, 열교환기(80)와, 제어기(90)를 포함하여 구성되며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.

도 2는 도 1에 도시된 챔버의 구성을 구체적으로 도시한 도면으로, (a)는 평면 구성도이고, (b)는 측면 구성도이며, (c)는 정면 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 실시예에서 상기 챔버(10)는 시편(1)이 장착될 수 있으며, 가열된 공기와 함께 황산 에어로졸이 주입될 수 있는 구조로 이루어진다.

이러한 챔버(10)는 본체부(11)와, 제1 및 제2 사이드부(12, 13)로 이루어지는 바, 본체부(11)는 정사각형의 단면을 지닌 통체로서 구비되며, 그 통체의 상면과 양측면에 제1 덮개(15)가 각각 설치되어 있다.

상기 제1 사이드부(12)는 본체부(11)의 전방측 단부(도면에서의 좌측)에 구성되며, 제2 사이드부(13)는 본체부(11)의 후방측 단부(도면에서의 우측)에 구성될 수 있다.

이들 제1 및 제2 사이드부(12, 13)는 본체부(11)의 전후 단부 측에 사다리꼴 형태로 경사지게 연결된다. 제1 사이드부(12)의 상면에는 챔버(10) 내부를 육안으로 확인하기 위한 투명창(17)이 형성되어 있다. 제2 사이드부(13)의 상면 및 양측면에는 제2 덮개(19)가 각각 설치되어 있다.

여기서, 상기 제1 사이드부(12)에는 뒤에서 더욱 설명될 히터(30)와 연결되는 관 형태의 유입부(21)가 형성되어 있으며, 제2 사이드부(13)에는 뒤에서 더욱 설명될 중화유닛(60)과 연결되는 관 형태의 배출부(23)가 형성되어 있다.

그리고, 상기 챔버(10)의 본체부(11)에는 뒤에서 더욱 설명될 황산 공급부(50)로부터 공급되는 황산을 챔버(10)의 내부에 에어로졸 형태로 분사할 수 있는 노즐부재(25)가 설치된다.

상기 노즐부재(25)는 황산 수용액을 챔버(10)의 내부로 분무시키기 위한 것으로서, 일정 압력으로 공급되는 황산 수용액을 분무화시킬 수 있는 통상적인 구조의 노즐장치로서 이루어진다.

이러한 노즐부재(25)는 당 업계에서 널리 사용되고 있는 공지 기술의 노즐장치로서 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 상기 챔버(10)에 있어 제1 사이드부(12)의 유입부(21)에는 히터(30)가 연결되게 설치되며, 그 히터(30)는 블로워(40)와 연결된다.

즉, 공기는 블로워(40)를 통해서 히터(30)로 공급되는 바, 그 히터(30)는 공기를 일정한 온도로 가열하여 챔버(10)로 공급하게 된다.

이 경우, 상기 블로워(40)와 히터(30) 사이에는 공기의 공급 유량을 측정하기 위한 유량 측정기(27)가 설치되며, 히터(30)와 챔버(10)에는 온도를 측정하기 위한 온도 측정기(29)가 설치된다.

그리고, 상기에서 언급한 바 있는 황산 공급부(50)는 고농도의 황산을 물로서 희석하여 일정 농도의 황산 수용액을 노즐부재(25)를 통해 챔버(10)의 내부로 공급하기 위한 것이다.

상기 황산 공급부(50)는 고농도의 황산을 수용하는 황산조(51)와, 황산을 희석하기 위한 물을 수용하는 수조(53)를 포함하는 바, 황산조(51)와 수조(53)는 별도의 연결라인(55)을 통해 노즐부재(25)와 연결된다.

다른 한편으로, 상술한 바와 같은 챔버(10)의 내부에는 다수의 시편들(1)이 설치되는데, 이 시편들(1)은 화력발전소 탈황설비를 구성하는 내황산강으로서 이루어지며 그 내황산강의 부식 특성을 평가하기 위한 것이다.

상기한 시편들(1)은 본 실시예에서, 본체부(11)의 내측에서 언급한 바 있는 제1 덮개들(15) 및 바닥면에 4개로서 각각 설치되고, 제2 사이드부(13)의 내측에서 제2 덮개들(19) 및 바닥면에 4개로서 각각 설치될 수 있다.

이와 같이 상기 시편들(1)을 챔버(10)의 내부에서 여러 위치에 설치하는 이유는 노즐부재(25)를 통해 분사되는 황산 에어로졸이 시편(1)의 설치 위치 및 각도에 따라 부식 특성이 달라지기 때문에 이러한 다양한 부식 특성을 정확하게 평가하기 위함이다.

대안으로서, 본 발명에서는 상기 시편들(1)이 본체부(11) 및 제2 사이드부(13)의 내측 벽면에 설치되는 것에 특별히 한정되지 않고, 본 실시예의 변형예로서 도 3에서와 같이 시편들(1)이 챔버(10)의 내벽면에 닿지 않도록 본체부(11)의 내측에 상하 방향으로 적어도 하나의 기둥부재(31)를 설치하고, 이 기둥부재(31)에 시편들(1)을 설치할 수도 있다.

또한, 상기 기둥부재(31)는 도면에서와 같이 챔버(10)의 내측에 상하 방향으로 설치될 수도 있으며, 도면에는 도시되지 않았지만 좌우 방향(공기와 황산 에어로졸의 흐름 방향)으로 설치될 수도 있다.

또 다른 한편으로, 본 실시예에 의한 중화유닛(60)은 챔버(10)에서 배출되는 황산 에어로졸(이하에서는 편의 상 "황산" 이라고 한다)을 중화제로서 중화시키기 위한 것이다.

상기 중화유닛(60)은 챔버(10)에 있어 제2 사이드부(13)의 배출부(23)와 연결되게 구성되는 바, 중화제와 황산을 혼합하여 그 황산을 중화시킬 수 있는 구조로 이루어진다.

이 경우, 상기 중화유닛(60)은 중화제 공급부(70)와 연결되는 바, 중화제 공급부(70)는 중화제를 중화유닛(60)으로 공급하기 위한 것이며 별도의 연결 라인을 통해 중화유닛(60)과 연결된다.

그리고, 위에서 언급한 바 있는 열교환기(80)는 중화유닛(60)에서 중화된 황산 중화물을 냉각하고 대기 중으로 방출하기 위한 것이다.

이 경우, 상기 열교환기(80)는 냉각기(85)와 연결되게 설치되는데, 중화유닛(60)으로부터 제공받은 황산 중화물을 냉각기(85)를 통해 냉각한 상태로, 가스 형태로서 대기에 방출한다.

또한, 본 실시예에 의한 제어기(90)는 전체 시험장치(100)의 운용을 컨트롤하기 위한 것이다.

상기 제어기(90)는 시험장치(100)를 구성하는 각 구성 요소의 작동을 제어하며, 위에서 언급한 바 있는 유량 측정기(27) 및 온도 측정기(29)를 통해 측정된 공기의 유량과 챔버(10) 및 히터(30)의 온도에 따라 황산 공급부(50), 중화제 공급부(70), 및 냉각기(85) 등의 작동을 제어할 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 황산 풍동 시험장치(100)의 작동을 상세하게 설명하기로 한다.

우선, 본 실시예에서는 다수 개의 시편들(1)을 챔버(10)의 내부에 설치하는 바, 바람직하게는 일 예로서 본체부(11)의 내측에서 제1 덮개들(15) 및 바닥면에 각각 설치하고, 제2 사이드부(13)의 내측에서 제2 덮개들(19) 및 바닥면에 각각 설치한다.

상기와 같은 상태에서, 본 실시예에서는 블로워(40)를 통해 공기를 히터(30)에 과량으로 공급하게 되고, 히터(30)에서는 공기를 일정한 온도로 가열한 상태로 챔버(10)에 공급하게 된다.

이와 동시에, 황산 공급부(50)는 황산조(51)에서 공급되는 고농도의 황산을 수조(53)에서 공급되는 물로서 희석하고, 이러한 일정 농도의 황산 수용액을 연결라인(55)을 통해 노즐부재(25)로 공급한다.

그러면, 노즐부재(25)는 황산 공급부(50)를 통해 공급되는 일정 농도의 황산 수용액을 분무화시키며 챔버(10)의 내부에 에어로졸 형태로 분사한다.

따라서, 본 실시예에서는 상술한 바와 같이 가열된 공기와 함께 황산 에어로졸이 챔버(10)의 내부로 주입되며 그 챔버(10)의 내부에 장착되어 있는 시편들(1)을 부식시킨다.

한편, 상기 챔버(10)의 내부에서 시편들(1)을 부식시키고 남은 황산 에어로졸은 챔버(10)의 배출부(23)를 통해 배출되며 중화유닛(60)으로 공급된다.

이 때, 중화제 공급부(70)는 중화제를 중화유닛(60)으로 공급하는데, 이에 따라 중화유닛(60)에서는 중화제와 황산을 혼합하여 그 황산을 중화시키고, 황산 중화물을 열교환기(80)로 공급하게 된다.

그러면, 열교환기(80)에서는 중화유닛(60)에서 중화된 황산 중화물을 냉각기(85)를 통해 냉각한 상태로, 가스 형태로서 대기 중으로 배출하게 된다.

여기서, 상술한 바와 같은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 황산 풍동 시험장치(100)의 일련 작동 과정은 제어기(90)를 통해 제어되는 바, 제어기(90)는 챔버(10)로 공급되는 황산의 농도와 분무 속도, 공기의 공급량, 챔버(10)의 내부 온도, 및 히터(30)의 작동 온도 등을 다양한 조건으로 컨트롤하게 된다.

따라서, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 황산 풍동 시험장치(100)에 의하면, 시편들(1)을 챔버(10)의 내부에서 여러 위치에 설치함으로써 시편(1)의 설치 위치 및 각도를 다양하게 구현하고, 이로 인해 시편(1)의 다양한 부식 특성을 정확하게 평가할 수 있다.

이로써, 본 실시예에서는 다양한 조건에 따른 시편의 부식 특성 평가가 가능하고, 실제 화력발전소 탈황설비의 주변 금속 재질에 대한 모사가 가능하다는 효과가 기대된다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

1... 시편 10... 챔버
11... 본체부 12... 제1 사이드부
13... 제2 사이드부 15... 제1 덮개
17... 투명창 19... 제2 덮개
21... 유입부 23... 배출부
25... 노즐부재 27... 유량 측정기
29... 온도 측정기 30... 히터
31... 기둥부재 40... 블로워
50... 황산 공급부 51... 황산조
53... 수조 55... 연결라인
60... 중화유닛 70... 중화제 공급부
80... 열교환기 85... 냉각기
90... 제어기

Claims

적어도 하나의 시편이 장착될 수 있으며, 가열된 공기가 주입될 수 있는 챔버;
상기 챔버에 장착되며, 황산 공급부로부터 공급되는 황산을 상기 챔버의 내부에 에어로졸 형태로 분사할 수 있는 노즐부재;
상기 챔버와 연결되게 설치되며, 상기 챔버에서 배출되는 황산을 중화제로서 중화시키기 위한 중화유닛;
상기 중화유닛에서 중화된 황산 중화물을 냉각하고 대기 중으로 방출하는 열교환기; 및
전체 장치의 운용을 컨트롤할 수 있는 제어기를 포함하며,
상기 황산 공급부는 황산을 저장하는 황산조와, 물을 저장하는 수조를 포함하며, 상기 황산조와 수조는 상기 노즐에 각각 연결되게 설치되는 황산 풍동 시험장치.
제1 항에 있어서,
상기 챔버로 공기를 공급하기 위한 블로워와,
상기 블로워를 통해 공급되는 공기를 일정 온도로 가열하기 위한 히터와,
상기 중화유닛으로 중화제를 공급하기 위한 중화제 공급부
를 더 포함하는 황산 풍동 시험장치.
제2 항에 있어서,
상기 챔버는 사각형의 단면을 지닌 본체부와, 상기 본체부의 전후 단부에 사다리꼴 형태로 경사지게 연결되는 제1 및 제2 사이드부로 이루어지는 황산 풍동 시험장치.
제3 항에 있어서,
상기 본체부는 상면과 양측면에 제1 덮개가 각각 설치되고, 상기 제1 사이드부는 상기 히터와 연결되며, 상기 제2 사이드부는 상기 중화유닛과 연결되는 황산 풍동 시험장치.
제4 항에 있어서,
상기 제1 사이드부의 상면에는 상기 챔버의 내부를 육안으로 확인하기 위한 투명창이 설치되고,
상기 제2 사이드부의 상면 및 측면에는 제2 덮개가 각각 설치되는 황산 풍동 시험장치.
제5 항에 있어서,
상기 시편은,
상기 본체부의 내측에서 상기 제1 덮개 및 바닥면에 각각 설치되고,
상기 제2 사이드부의 내측에서 상기 제2 덮개 및 바닥면에 각각 설치되는 황산 풍동 시험장치.
제3 항에 있어서,
상기 본체부의 내측에는 상하 방향 혹은 좌우 방향으로 적어도 하나의 기둥부재가 설치되고, 상기 기둥부재에 상기 시편이 설치되는 황산 풍동 시험장치.
제2 항에 있어서,
상기 블로워와 히터 사이에는 상기 공기의 유량을 측정하기 위한 유량 측정기가 설치되고, 상기 히터 및 챔버에는 온도 측정기가 각각 설치되는 황산 풍동 시험장치.
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