KR101240783B1 - 냉각 유닛 및 적외선 이산화탄소 검출기를 구비한 인슈트 프로브 이산화탄소 측정 장치 - Google Patents
냉각 유닛 및 적외선 이산화탄소 검출기를 구비한 인슈트 프로브 이산화탄소 측정 장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101240783B1 KR101240783B1 KR1020120126521A KR20120126521A KR101240783B1 KR 101240783 B1 KR101240783 B1 KR 101240783B1 KR 1020120126521 A KR1020120126521 A KR 1020120126521A KR 20120126521 A KR20120126521 A KR 20120126521A KR 101240783 B1 KR101240783 B1 KR 101240783B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- carbon dioxide
- probe
- cooling unit
- gas
- cooler
- Prior art date
Links
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 108
- 239000000523 sample Substances 0.000 title claims abstract description 79
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 54
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 title abstract description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 40
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 28
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 28
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 8
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 6
- 230000002265 prevention Effects 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 92
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006328 Styrofoam Polymers 0.000 description 1
- 238000011481 absorbance measurement Methods 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000008261 styrofoam Substances 0.000 description 1
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/37—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using pneumatic detection
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/02—Devices for withdrawing samples
- G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
- G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
- G01N33/004—CO or CO2
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/02—Devices for withdrawing samples
- G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
- G01N2001/2282—Devices for withdrawing samples in the gaseous state with cooling means
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
본 발명에 따른 인슈트 프로브 측정 장치는 덕트 내에 삽입되어 설치되는 프로브(10); 상기 프로브의 말단 및 덕트 외부에 설치되는 냉각 유닛(20); 상기 냉각 유닛의 후단에 설치되어 있는 이산화탄소 검출기(30); 및 상기 이산화탄소 검출기와 전기적으로 연결되어 있고 상기 검출기에서 추출된 이산화탄소의 농도를 측정하기 위한 제어 유닛(40)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 이산화탄소 측정 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 발전소, 제철소 등의 다양한 시설에 적용이 가능하며 측정 대상이 되는 가스가 흐르는 덕트 내에 직접 삽입하여 이산화탄소를 연속적으로 측정할 수 있는 장치에 관한 것이다.
일반적으로 대기 중의 이산화탄소를 측정하는 방법으로 특정 파장의 빛이 가스 분자에 흡수되는 성질을 이용하여 가스의 농도를 측정하는 적외선 흡광도법이 널리 사용되고 있다. 종래의 적외선 흡광도계의 경우 적외선 광원을 일정 챔버를 통과하는 시료 가스에 조사하여 검출기에서 흡수 파장을 측정하는 방식으로 이산화탄소와 같은 가스의 농도를 측정한다.
특히 이산화탄소와 같은 특정 가스에 대해 선택적으로 적용하기 위해서는 광원의 효율적인 포커싱(focusing)과 소모전력 제어, 광 챔버의 공기압, 유체역학적 특성 및 광학적 밀페특성, 내부 재질의 반사 특성 등 다양한 물성을 고려하여야 한다.
한편, 발전소나 제철소 등과 같은 대형 시설에서는 이산화탄소와 같은 온실가스를 다량으로 배출하기 때문에 일정 수준 이상의 이산화탄소를 배출하지 못하도록 법규로 규제할 필요가 있으며, 이에 실시간으로 이산화탄소의 배출량을 감시할 필요가 있다. 특히, 2012년부터 대한민국의 발전사업장은 온실가스 목표관리제 관리대상으로 지정할 예정에 있기 때문에 그 필요성이 더욱 중시되고 있는 실정이다.
화력발전소의 예를 들면, 보일러가 설치되어 있는 퍼니스(furnice)로 유입되는 상대적으로 저온의 공기를 승온하기 위하여 터빈을 가동하고 배출된 고온의 공기를 이용하는데, 이 고온의 공기를 사용하여 퍼니스로 유입되는 저온의 공기를 승온시킨다. 이 때, 승온을 위해 공기 예열기(Gas Air Heater)를 사용하는데, 공기 예열기의 열교환 과정 중 연소용 공기의 배출측 누설로 인해 발전 효율이 저하되는 문제점이 있다. 따라서, 이 누설률을 감시하기 위한 이산화탄소 분석 장치가 요구되고 있는 실정이다. 특히, 이산화탄소를 간헐, 분산적으로 측정하기 보다는 실시간, 연속적으로 측정할 필요가 높다.
대한민국특허 제10-1160045호에서는 상술한 문제점을 해결하기 위하여 새로운 구조를 갖는 이산화탄소 검출기 및 이를 발전소 등에 적용하기 위한 프로브 형태의 측정 장치를 개시하고 있다. 이 특허에서 제안하고 있는 이산화탄소 측정 장치에 적용되어 있는 새로운 구조의 이산화탄소 검출기는 측정 시 측정의 정확도가 매우 높은 장점이 있지만, 이산화탄소 검출기로 유입되는 측정 대상 가스는 일반적으로 섭씨 350 내지 500 도 정도로 상온보다 매우 높은 온도이어서, 인슈트 프로브로 유입된 이후에 버퍼관을 지나 다소 온도가 낮아진 상태에서 측정되고 있다. 하지만, 여전히 상온보다는 섭씨 50~100도 이상 고온이기 때문에 온도차로 인한 기체의 부피 차이에 의하여 측정시의 측정 오차가 발생할 수 있으며, 이산화탄소 검출기의 내부 부품들의 손상을 가져올 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명자들은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 이산화탄소 검출기로 유입되기 전에 새로운 구조의 냉각 유닛을 적용한 인슈트 프로브 이산화탄소 측정 장치를 제안하고자 한다.
본 발명의 목적은 새로운 구조의 냉각 유닛이 적용된 인슈트 프로브 이산화탄소 측정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 측정 대상 가스의 온도를 이산화탄소 검출기에서 측정하기에 적합한 온도로 강하시켜 줌으로써 측정의 정확도 및 이산화탄소 검출기의 수명을 증대시킬 수 있는 인슈트 프로브 이산화탄소 측정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 목적 및 기타 내재되어 있는 목적들은 아래 설명하는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 인슈트 프로브 이산화탄소 측정 장치는
덕트 내에 삽입되어 설치되는 프로브(10);
상기 프로브의 말단 및 덕트 외부에 설치되는 냉각 유닛(20);
상기 냉각 유닛의 후단에 설치되어 있는 이산화탄소 검출기(30); 및
상기 이산화탄소 검출기와 전기적으로 연결되어 있고 상기 검출기에서 추출된 이산화탄소의 농도를 측정하기 위한 제어 유닛(40);
으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 프로브(10)는
L형 브라켓(11);
상기 L형 브라켓의 전단에 설치되어 있는 측정 가스 유입구(12);
상기 측정 가스 유입구(12)의 후단 및 상기 L형 브라켓의 내부에 설치되는 다공질 매체(13);
상기 다공질 매체 일측에 연결되어 상기 L형 브라켓(11) 외부로 연결되는 측정 가스 이동관(14);
상기 다공질 매체 후단에 연결되어 상기 L형 브라켓(11) 외부로 연결되는 퍼지 가스 이동관(16); 및
상기 L형 브라켓의 후단에 설치되며 상기 측정 가스 이동관과 연결되는 측정 가스 유출구 및 상기 퍼지 가스 이동관과 연결되는 퍼지 가스 유입구가 설치되어 있는 플랜지(19);
로 이루어지는 것이 특징이다.
본 발명에서, 상기 냉각 유닛(20)은 서로 직렬로 연결되어 있는 제1 쿨러 및 제2 쿨러로 이루어지고, 상기 제1 쿨러는
크랭크 관;
상기 크랭크 관의 내부에 설치되는 제1 냉매관; 및
상기 제1 냉매관에 흐르는 제1 냉매를 순환시키기 위한 제1 순환 수단;
으로 이루어지고, 상기 제2 쿨러는
상기 크랭크 관의 후단에 연결되는 일자관;
상기 일자관의 외부에 설치되는 제2 냉매관; 및
상기 제2 냉매관에 흐르는 제2 냉매를 순환시키기 위한 제2 순환 수단;
으로 구성하여도 좋다.
본 발명에서, 상기 제1 쿨러와 제2 쿨러 사이에 격벽부가 더 설치되고,
상기 격벽부의 상기 크랭크관과 상기 일자관이 만나는 부분인 전이부에 역류방지막이 설치되어 있어도 좋다.
본 발명은 새로운 구조의 냉각 유닛이 적용된 인슈트 프로브 이산화탄소 측정 장치를 통해, 측정 대상 가스의 온도를 이산화탄소 검출기에서 측정하기에 적합한 온도로 강하시켜 줌으로써 측정의 정확도 및 이산화탄소 검출기의 수명을 증대시킬 수 있는 발명의 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 인슈트 프로브 측정 장치의 구조를 나타낸 일측면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 인슈트 프로브 측정 장치의 프로브의 구조를 나타낸 일측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 인슈트 프로브 측정 장치의 냉각 유닛을 길이방향으로 절단하여 바라본 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 인슈트 프로브 측정 장치에 적용되는 이산화탄소 검출기를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 인슈트 프로브 측정 장치가 적용되어 있는 화력 발전소를 나타낸 시스템 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 인슈트 프로브 측정 장치의 프로브의 구조를 나타낸 일측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 인슈트 프로브 측정 장치의 냉각 유닛을 길이방향으로 절단하여 바라본 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 인슈트 프로브 측정 장치에 적용되는 이산화탄소 검출기를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 인슈트 프로브 측정 장치가 적용되어 있는 화력 발전소를 나타낸 시스템 구성도이다.
도 1은 본 발명에 따른 인슈트 프로브 측정 장치(100)의 구조를 나타낸 일측면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 인슈트 프로브 측정 장치(100)는 프로브(10), 냉각 유닛(20), 이산화탄소 검출기(30) 및 제어 유닛(40)으로 이루어진다.
프로브(10)는 덕트 내부로 삽입되어 시료 가스를 채취하는 부분으로서, 이를 위한 자세한 구성은 도 2를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
냉각 유닛(20)은 프로브(10)로부터 채취된 시료 가스 또는 측정 가스를 이산화탄소 검출기(30)로 보내기 전에 거치는 부분으로서, 시료 가스의 온도를 냉각시켜 주는 역할을 한다. 따라서, 이산화탄소 검출기(30)에 유입되는 측정 대상 가스인 시료 가스가 측정에 적합한 상온 부근의 온도를 갖도록 조절하는 역할을 한다. 본 발명의 냉각 유닛(20)은 새로운 구조를 적용하고 있는데, 이에 대한 자세한 구성은 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.
냉각 유닛(20)의 일측에는 퍼지 가스(purge gas) 도입관(17a)이 형성되어 있다. 이 퍼지 가스 도입관(17a)은 프로브(10) 내부로 외부 공기인 퍼지 가스를 유입시키기 위한 관이다. 퍼지 가스를 유입시킴으로써 프로브(20) 및 그 내부의 기타 부품들이 굴뚝 내의 유해가스로부터 오염되는 것을 방지한다.
이산화탄소 검출기(30)는 시료 가스(측정 가스) 내의 이산화탄소 양을 검출함으로써 이산화탄소 농도를 측정하는 장치이다. 이를 위한 자세한 사항은 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.
제어 유닛(40)은 본 발명에 따른 인슈트 측정 장치 전체를 제어하기 위한 장치로서, 검출된 이산화탄소의 농도를 연산하거나 기타 장치 전체의 제어를 담당한다. 필요에 따라 LCD 창이나 기타 입력장치를 더 구비하여도 좋다.
도 2는 본 발명에 따른 인슈트 프로브 측정 장치(100)의 프로브(10)를 나타낸 측단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 프로브(10)는 L형 브라켓(11), 측정 가스 유입구(12), 다공질 매체(13), 측정 가스 이동관(14), 역류방지기(15), 퍼지 가스 이동관(16), 퍼지 가스 유입구(17), 측정 가스 유출구(18) 및 플랜지(19)로 이루어진다.
종래기술에 따른 프로브 장치는 프로브 하우징 내부에 각 구성품을 위치하고 있는데 고온의 유해 가스인 측정 가스에 노출되는 부분을 보호하기 위하여 프로브 하우징이 구성품 전체를 감싸고 있다. 그러나, 프로브(10)를 구성하는 대부분의 구성품은 고온에 견딜 수 있는 금속 재질로 보호되고 있기 때문에, 프로브 하우징을 도입하지 않고 본 발명에서는 L형 브라켓(11)을 적용하고 있다. 이 L형 브라켓(11)에는 고정구(11a)가 설치되어 있는데, 이 고정구(11a)는 도 2에서와 같이 다공질 매체(13)와 결합되어도 좋고, 또는 퍼지 가스 이동관(16)이나 측정가스 이동관(14) 등에 결합되어도 좋다. 본 발명에서는 L형 브라켓(10)을 도입함으로써 프로브 하우징을 도입하였을 때 발생되는 제조 비용 증가의 문제를 해결하고 있다.
프로브(10)의 말단에는 측정 가스 유입구(12)가 있다. 측정 가스 유입구(12)을 통해 유입되는 측정 가스 또는 시료 가스는 다공질 매체(13)를 통과한다.
다공질 매체(13)는 도면에 외부 케이스만 도시되어 있는데, 그 내부에 다공질의 매체(porous media)가 삽입되어 있다. 이 다공질 매체(13)를 통과한 시료 가스는 유속이 감소하면서 측정에 적당한 유속을 갖게된다. 한편 다공질 매체(13)의 측정 가스 유입구의 반대측에는 역류방지기(15)가 설치되어 있다. 이 역류방지기(15)에 의하여 유해 가스인 측정 가스가 퍼지 가스 유입구(17) 측으로 역류하여 나가는 것을 방지하여 준다.
역류방지기(15)는 프로브 외측에 설치되어 있는 퍼지 가스 유입구(17)로부터 유입되는 퍼지 가스가 퍼지 가스 이동관(16)을 통해 들어오는 방향으로 계속 진행하도록 하며 그 반대로 역류하는 것을 방지하여 준다.
퍼지 가스 유입구(17)는 도 1의 퍼지 가스 도입관(17a)으로부터 유입된 퍼지 가스를 프로브(10) 내부로 유입시키는 관이다. 퍼지 가스는 퍼지 가스 이동관(16)과 역류방지기(15)를 지나, 다공질 매체(13)로 유입되며, 측정 가스와 함께 측정 가스 이동관(14)으로 유입된다. 이 측정 가스와 퍼지 가스의 혼합 가스는 측정 가스 이동관(14)을 통해 측정 가스 유출구(18)로 빠져나간다. 이 측정 가스 유출구(18)는 냉각 유닛(20)의 측정 가스 유입구(22a)에 연결되어 있으며, 냉각 유닛(20)을 통과하는 동안 측정 가스는 냉각된다.
플랜지(19)는 프로브(10)를 덕트에 고정시키는 역할을 한다. 즉, 덕트에 형성되어 있는 삽입 구명에 프로브(10)를 삽입한 다음 플랜지를 덕트 벽면에 고정시키는 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 인슈트 프로브 측정 장치(100)의 냉각 유닛(20)을 길이방향으로 절단하여 바라본 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 냉각 유닛(20)은 제1 쿨러(21) 및 제2 쿨러(26)가 직렬로 연결된 구조를 가지고 있다. 통상적으로 프로브(10) 말단의 측정 가스는 약 섭씨 350 내지 500도의 고온 상태로 유입된다. 이 고온의 측정 가스는 프로브(10)를 통과할 때 퍼지 가스와 혼합되면서 다소 냉각되지만 냉각 유닛(20)의 제1 쿨러(21)를 통과할 때 약 섭씨 150도 정도의 온도로 냉각된다. 이 후, 제2 쿨러(26)를 통과하면서 거의 상온의 온도까지 냉각된다. 이렇게, 본 발명의 냉각 유닛(20)은 2 단계의 냉각 구조를 가지고 있다.
제1 쿨러(21)의 내부에는 측정 가스 유입구(22a)로 유입되는 고온의 측정 가스가 통과하는 통로인 크랭크 관(23)이 설치되어 있다. 이 크랭크관(23)의 내부를 따라 제1 냉매관(24)이 설치되어 있다. 따라서, 크랭크 관(23)을 통과하는 고온의 측정 가스는 제1 냉매관(24)의 표면을 접촉하면서 상호 열교환이 일어나 냉각이 된다. 크랭크 관(23)은 바람직하게 열전도율이 높은 알루미늄이나 구리 또는 스테인레스 재질을 사용한다. 제1 냉매관(24)은 바람직하게 유리관 또는 금속관을 사용한다. 제1 냉매관(24)을 통과하는 냉매는 공기나 물 또는 액체 냉매를 사용하는데, 이를 제1 냉매관(24) 내부로 순환시키기 위하여 송풍기나 펌프와 같은 제1 순환 수단(25)을 제1 냉매관(24)과 연결하여 설치한다.
제1 쿨러(21)와 제2 쿨러(26)가 직렬로 연결되는 경계면에는 격벽부(20a)가 설치되어 있으며, 이 격벽부(20a)에 크랭크관(23)과 제2 쿨러(26)의 일자관(27)이 만나는 부분은 전이부(20b)를 이루게 된다. 격벽부(20a)는 제1 쿨러(21)와 제2 쿨러(26)를 구분하고 있으며, 제1 쿨러(21)에서 측정 가스의 온도는 급격히 냉각되는데, 냉각시 발생하는 결로나 부피변화를 완화시키는 역할을 격벽부(20a)에서 하고 있다. 전이부(20b)를 통과하는 측정 가스는 전이부(20b)에 설치되어 있는 역류방지막(20c)에 의하여 역류가 방지되고 있다.
제2 쿨러(26)는 내열성 스티로폼 등과 같은 단열재(26a)에 의하여 둘러싸여져 있는 일자관(27)이 관통하고 있으며, 이 일자관(27)의 외주면에는 제2 냉매관(28)이 감싸고 있다. 이 제2 냉매관(28)은 일자관(27)과 접촉하는 표면적을 증대시키기 위하여 코일 형태로 감싸고 있는 것이 바람직하다. 제2 냉매관(28)을 통과하는 제2 냉매는 다양한 냉매를 적용할 수 있지만, 바람직하게는 지하수나 다소 차가운 물을 사용하는 것도 좋다. 제2 냉매의 순환을 위하여 펌프와 같은 제2 순환 수단을 제2 냉매관(28)과 연결한다. 일자관(28)을 통과한 측정 가스는 측정 가스 유출구(22b)를 통해 배출된다.
도 4는 본 발명에 따른 인슈트 프로브 측정 장치(100)에 적용되는 이산화탄소 검출기(30)를 나타낸 사시도이다.
본 발명의 이산화탄소 검출기(30)은 적외선 투과 흡광도법을 이용하여 혼합 가스 중의 이산화탄소 농도를 측정하기 위한 구조를 갖는다. 도 3을 참조하면, 흡광도 측정 유닛(30)은 중심부에 광원(35)이 위치하며, 이 광원(35)의 주변에 방사상으로 측정 셀(32a 내지 32f)이 위치한다. 바람직하게 이 광원(35)은 적외선을 조사하기 위한 적외선 발생기를 포함한다. 각각의 측정 셀(32a 내지 32f)은 냉각 유닛(20)의 측정 가스 유출구(22b)를 통해 나오는 측정 가스, 즉 기체 시료가 통과하는 유로이다.
기체 시료는 도 2에서 A방향으로 유입되어 B방향으로 유출된다. 이들 각각의 측정 셀(32a 내지 32f)의 외주면에는 광원에서 조사된 빛이 투과하기 위한 광투과판(33a 내지 33f)가 위치하며, 이들 광투과판(33a 내지 33f)의 각각의 외주면에는 흡수광을 측정하기 위한 광검출부(34a 내지 34f)가 설치되어 있다. 광투과판(33a 내지 33f)은 바람직하게 분광기이며, 광검출부(34a 내지 34f)는 바람직하게 광센서 또는 적외선 감지 센서이다. 바람직하게, 광투과판(33a 내지 33f)과 광검출부(34a 내지 34f) 사이에 적외선 필터(도시하지 않음)를 더 포함하여도 좋다.
도 4에서, 6개의 측정 셀을 도시하고 있지만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 측정 셀의 개수를 다양하게 변형하여 적용하여도 좋다.
도 5는 본 발명에 따른 인슈트 프로브 측정 장치(100)가 적용되어 있는 화력 발전소를 나타낸 시스템 구성도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 인슈트 측정 장치(100)는 화력 발전소의 덕트에 4개를 설치하고 있다. 즉, 퍼니스(200)로부터 공급되는 공기와 배출되는 공기의 열교환을 담당하는 제1 공기 예열기(100a) 및 제2 공기 예열기(100b)를 포함하는 화력발전소에 4개의 인슈트 프로브 측정 장치(100a, 100b, 100c, 100d)를 설치한다.
즉, 제1 공기 예열기(300a)의 전방 및 후방에 제1 인슈트 프로브 측정 장치(100a)와 제2 인슈트 프로브 측정 장치(100b)를 설치하고, 제2 공기 예열기(300b)의 전방 및 후방에 제3 인슈트 프로브 측정 장치(100c)와 제4 인슈트 프로브 측정 장치(100d)를 설치한다. 이렇게 함으로써 공기 예열기를 통과할 때 발생하는 누설 가스의 변화에 따른 이산화탄소의 농도를 실시간으로 또한 연속적으로 측정할 수 있다.
10: 프로브 11: L형 브라켓
12: 측정 가스 유입구 13: 다공질 매체
14: 측정 가스 이동관 15: 역류방지기
16: 퍼지 가스 이동관 17: 퍼지 가스 유입구
17a: 퍼지 가스 도입관 18: 퍼지 가스 유출구
19: 플랜지 20: 냉각 유닛
20a: 격벽부 20b: 전이부
20c: 역류방지막 21: 제1 쿨러
22a: 측정 가스 유입구 22b: 측정 가스 유출구
23: 크랭크 관 24: 제1 냉매관
25: 제1 순환 수단 26: 제2 쿨러
26a: 단열재 27: 일자관
28: 제2 냉매관 29: 제2 순환 수단
30: 이산화탄소 검출기 32a 내지 32f: 측정 셀
33a 내지 33f: 광투과판 34a 내지 34f: 광검출부
40: 제어 유닛
100, 100a, 100b, 100c, 100d: 인슈트 프로브 측정 장치
200: 퍼니스 300a, 300b: 공기 예열기
12: 측정 가스 유입구 13: 다공질 매체
14: 측정 가스 이동관 15: 역류방지기
16: 퍼지 가스 이동관 17: 퍼지 가스 유입구
17a: 퍼지 가스 도입관 18: 퍼지 가스 유출구
19: 플랜지 20: 냉각 유닛
20a: 격벽부 20b: 전이부
20c: 역류방지막 21: 제1 쿨러
22a: 측정 가스 유입구 22b: 측정 가스 유출구
23: 크랭크 관 24: 제1 냉매관
25: 제1 순환 수단 26: 제2 쿨러
26a: 단열재 27: 일자관
28: 제2 냉매관 29: 제2 순환 수단
30: 이산화탄소 검출기 32a 내지 32f: 측정 셀
33a 내지 33f: 광투과판 34a 내지 34f: 광검출부
40: 제어 유닛
100, 100a, 100b, 100c, 100d: 인슈트 프로브 측정 장치
200: 퍼니스 300a, 300b: 공기 예열기
Claims (4)
- 덕트 내에 삽입되어 설치되는 프로브(10); 상기 프로브의 말단 및 덕트 외부에 설치되는 냉각 유닛(20); 상기 냉각 유닛의 후단에 설치되어 있는 이산화탄소 검출기(30); 및 상기 이산화탄소 검출기와 전기적으로 연결되어 있고 상기 검출기에서 추출된 이산화탄소의 농도를 측정하기 위한 제어 유닛(40)으로 이루어지고, 상기 프로브(10)는
L형 브라켓(11);
상기 L형 브라켓(11)의 전단에 설치되어 있는 측정 가스 유입구(12);
상기 측정 가스 유입구(12)의 후단 및 상기 L형 브라켓(11) 내부에 설치되는 다공질 매체(13);
상기 다공질 매체 일측에 연결되어 상기 L형 브라켓(11) 외부로 연결되는 측정 가스 이동관(14);
상기 다공질 매체 후단에 연결되어 상기 L형 브라켓(11) 외부로 연결되는 퍼지 가스 이동관(16); 및
상기 L형 브라켓의 후단에 설치되며 상기 측정 가스 이동관과 연결되는 측정 가스 유출구 및 상기 퍼지 가스 이동관과 연결되는 퍼지 가스 유입구가 설치되어 있는 플랜지(19);
로 이루어지며, 상기 냉각 유닛(20)은 서로 직렬로 연결되어 있는 제1 쿨러 및 제2 쿨러로 이루어지고,
상기 제1 쿨러는
크랭크 관;
상기 크랭크 관의 내부에 설치되는 제1 냉매관; 및
상기 제1 냉매관에 흐르는 제1 냉매를 순환시키기 위한 제1 순환 수단;
으로 이루어지고, 상기 제2 쿨러는
상기 크랭크관의 후단에 연결되는 일자관;
상기 일자관의 외부에 설치되는 제2 냉매관; 및
상기 제2 냉매관에 흐르는 제2 냉매를 순환시키기 위한 제2 순환 수단;
으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인슈트 프로브 측정 장치.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 제1 쿨러와 제2 쿨러 사이에 격벽부가 더 설치되고,
상기 격벽부의 상기 크랭크관과 상기 일자관이 만나는 부분인 전이부에 역류방지막이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 인슈트 프로브 측정 장치.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020120126521A KR101240783B1 (ko) | 2012-11-09 | 2012-11-09 | 냉각 유닛 및 적외선 이산화탄소 검출기를 구비한 인슈트 프로브 이산화탄소 측정 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020120126521A KR101240783B1 (ko) | 2012-11-09 | 2012-11-09 | 냉각 유닛 및 적외선 이산화탄소 검출기를 구비한 인슈트 프로브 이산화탄소 측정 장치 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR101240783B1 true KR101240783B1 (ko) | 2013-03-07 |
Family
ID=48181356
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020120126521A KR101240783B1 (ko) | 2012-11-09 | 2012-11-09 | 냉각 유닛 및 적외선 이산화탄소 검출기를 구비한 인슈트 프로브 이산화탄소 측정 장치 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101240783B1 (ko) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05133856A (ja) * | 1991-11-13 | 1993-05-28 | Nkk Corp | 高温ガス試料捕集装置 |
KR20000007645U (ko) * | 1998-10-02 | 2000-05-06 | 이구택 | 보일러 및 연소로의 연소가스중 산소 가스농도 측정장치 |
JP2003315220A (ja) | 2002-02-19 | 2003-11-06 | Horiba Ltd | 窒素酸化物測定装置 |
KR101160045B1 (ko) | 2012-05-07 | 2012-06-25 | 주식회사 동일그린시스 | 적외선 이산화탄소 검출기 및 이를 이용한 인슈트 프로브 이산화탄소 측정 장치 |
-
2012
- 2012-11-09 KR KR1020120126521A patent/KR101240783B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05133856A (ja) * | 1991-11-13 | 1993-05-28 | Nkk Corp | 高温ガス試料捕集装置 |
KR20000007645U (ko) * | 1998-10-02 | 2000-05-06 | 이구택 | 보일러 및 연소로의 연소가스중 산소 가스농도 측정장치 |
JP2003315220A (ja) | 2002-02-19 | 2003-11-06 | Horiba Ltd | 窒素酸化物測定装置 |
KR101160045B1 (ko) | 2012-05-07 | 2012-06-25 | 주식회사 동일그린시스 | 적외선 이산화탄소 검출기 및 이를 이용한 인슈트 프로브 이산화탄소 측정 장치 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101160045B1 (ko) | 적외선 이산화탄소 검출기 및 이를 이용한 인슈트 프로브 이산화탄소 측정 장치 | |
RU2664517C2 (ru) | Газоотборный зонд и способ его эксплуатации | |
CN104034625B (zh) | 一维热湿传递特性参数测量试验台 | |
KR101976934B1 (ko) | 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치 및 수분 배출방법 | |
CN107966419A (zh) | 烟道气或管道气中气体绝对湿度的在线测量装置 | |
US10578520B2 (en) | Pretreatment apparatus and method for analysing air pollution detection | |
CN107132109A (zh) | 微波密闭消解比色一体化装置 | |
KR101240783B1 (ko) | 냉각 유닛 및 적외선 이산화탄소 검출기를 구비한 인슈트 프로브 이산화탄소 측정 장치 | |
Gomez-Garcia et al. | A new laboratory-scale experimental facility for detailed aerothermal characterizations of volumetric absorbers | |
CN206161502U (zh) | 一种低温腐蚀检测系统 | |
CN103930743A (zh) | 气体加热器/冷却器装置以及方法 | |
CN104142192A (zh) | 一种高温烟气温度实时测量装置 | |
EA032538B1 (ru) | Способ мониторинга воздушного теплообменника | |
TW200506299A (en) | Fiber coolant system including improved gas seals | |
CN217717489U (zh) | 一种恒温红外气体检测系统 | |
CN116499983A (zh) | 一种基于激光法的天然气水含量和硫化氢测量系统及方法 | |
CN103728105A (zh) | 一种压力系统的定量泄漏检测装置 | |
CN105466645A (zh) | 一种锅炉尾部烟道漏风系数的快速检测系统及检测方法 | |
CN102095751A (zh) | 车载式地源热泵地质热物理参数测试仪 | |
CN109580108A (zh) | 含氢保护气的无氧化炉辐射管在线检漏方法及其装置 | |
CN202869954U (zh) | 一种高温气体光谱测量防干扰装置 | |
CN208672235U (zh) | 一种空气预热器测试装置 | |
CN208937690U (zh) | 一种电池防爆试验箱安全监控系统 | |
JP2020204437A (ja) | 燃焼システム、端末装置およびプログラム | |
CN219657080U (zh) | 计算机机柜泄漏检测系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
A302 | Request for accelerated examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160226 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170210 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180223 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190221 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20191212 Year of fee payment: 8 |