KR101349921B1 - 응축수 제거 장치 - Google Patents

Abstract

확산 및 볼텍스의 원리를 응용하여 고로 주상집진기 공정 내의 펄싱용 에어라인에서 발생되는 응축수를 제거할 수 있는 응축수 제거 장치에 관하여 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 고로 주상집진기의 에어라인 내부 응축수를 제거하는 응축수 제거 장치로서, 에어라인을 통해 공급된 에어의 확산 유동을 유도하여 에어 내에 함유된 수분을 응축시켜 제거하는 확산형 제거부와, 확산형 제거부를 통해 수분의 일정량이 응축 제거된 에어를 재차 공급받아 볼텍스 기류의 형성을 유도하여 에어 내에 잔류된 수분을 응축시켜 제거하는 볼텍스 제거부를 포함하는 응축수 제거 장치를 제공한다.

Description

응축수 제거 장치 {APPARATUS FOR REMOVING CONDENSATE WATER AND THE METHOD THEREOF}

본 발명은 응축수 제거 장치로서, 더욱 상세하게는 확산 및 볼텍스의 원리를 응용하여 고로 주상집진기 공정 내의 펄싱용 에어라인에서 발생되는 응축수를 제거할 수 있는 응축수 제거 장치에 관한 기술이다.

일반적인 주상집진기의 집진라인 및 에어라인 간의 배치 구조는 도 1을 통해 간략히 도시되어 있다.

주상집진기(1)는 고로 조업 중 주상 설비(2) 내에서 발생하는 분진을 포집하여 처리하는 설비로서, 집진라인(21)을 통해 분진이 포함된 공기를 흡입시킨 후 집진실 내에 마련된 백(bag)을 거치도록 하여 청정한 공기는 배출하고 분진만을 포집한다.

그런데, 고로의 각 설비, 예를 들어, 주상집진기(1), 주상 설비(2), 수재 설비(3), 청정 설비(4), 열풍로 설비(5), 노정 설비(6) 등은 해당 설비의 용도에 맞게 조절된 압축에어를 필요로 한다. 이를 위해, 압축에어를 생성하고 조절 및 공급하는 장치로서 컴프레서 장치(10)가 마련된다.

컴프레서 장치(10)는 도시된 바와 같이, 압축에어(이하, '에어'라 함)를 생성하는 에어 컴프레서(12)를 비롯하여, 필요에 따라 리시브 탱크(13), 에어 드라이버(14) 및 에어필터(15)와 같은 통상의 구성을 포함한다.

다만, 이러한 컴프레서 장치(10)에 사용되는 부속 구성들은 기본적인 압축용량에 맞게 최소사양으로 제공되는 것들로서, 에어의 완전 건류(乾溜) 및 필터링을 수행하기에는 어려움이 있다. 이에 따라, 일시적으로 다량의 에어 공급이 필요한 열풍로 설비(5)의 경우 도시된 바와 같이 별도로 리시브 탱크(13')를 구비하기도 하며, 또한, 정밀한 컨트롤이 필요한 주상 설비(2)의 경우 별도의 에어 드라이버(14')를 구비하기도 한다.

그런데, 컴프레서 장치(10)와 이로부터 에어를 공급 받는 설비 간의 거리가 멀어질 경우, 에어 손실이 커지며 응축수가 발생되는 관계로, 해당 설비의 특성을 고려하여 추가적인 보조기기들을 마련해야 하는데 이에 상당한 비용이 소요된다. 상기와 같은 문제점을 갖는 설비 중 대표적인 예로서 주상집진기(1)를 들 수 있다.

주상집진기(1)는 컴프레서 장치(10)로부터 가장 원거리(예: 대략 300m 이상)를 두고 배치되는데 상당량의 응축수가 생성된다. 그리고 이러한 응축수는 주상집진기 내부의 백(Bag) 및 에어라인 부식의 원인이 된다. 이때, 에어를 정제하기 위해서는 용량이 큰 에어 드라이어(14)가 마련되어야 하는데, 이는 고가의 가격을 형성하고, 한번 사용된 에어는 재활용이 될 수 없기에, 비용 대비 효율성이 저하되는 문제가 있다.

주상집진기(특히, 일 예로 백형 집진기)의 백실(Bag Room) 내부의 구조는 도 2를 참조하여 확인할 수 있다. 도시된 바와 같이, 주상집진기 백실(22)에는 백(23)이라고 지칭되는 둥근 원통형의 필터가 구비되며, 이를 통해 오염된 공기(DA)가 통과한다. 그리고 청정한 공기(CA)는 백(23)을 통해 배출되며, 분진(D)만이 백(23)에 흡착된다. 그 결과 일정시간 사용된 백(23)에는 다량 흡착된 분진에 의해 막힘 현상이 발생되며, 이는 차압을 형성하여 더 이상 사용할 수 없게 된다.

각각의 백실(22)의 전, 후 댐퍼(damper)를 차단시킨 상태에서 펄싱라인(24)을 통해 다이아프램밸브(Diaphragm Valve)(25)를 동작시킬 경우, 일시적으로 역방향으로 에어가 분사되며, 이때의 충격으로 인해 백(23)에 흡착된 분진(D)은 제거된다. 그리고 제거된 분진은 하부 호퍼(27)를 통해 분리 포집된다. 이러한 작용을 펄싱(Pulsing)작용이라 한다.

상기와 같은 펄싱작용에는 순간적으로 분사되는 다량의 에어가 요구되는데, 백(23)의 상부로 개별 연통된 펄싱라인(24)의 일측에 설치된 다이아프램밸브(25)를 순간적으로 구동시켜 펄싱작용을 구현한다.

다만, 주상집진기(1)의 에어라인(도 1의 도면부호 11)을 통해 공급되는 에어는 수분을 다량 포함할 경우가 있어, 이로부터 발생된 응축수는 백(23)을 습화 시켜 백 막힘 현상을 촉진한다. 그리고 이러한 백 막힘 현상은 펄싱라인(24)을 부식시켜 손상시키며, 나아가 다이아프램밸브(25)의 손상을 유발하는 원인으로 작용한다.

본 발명은 고로 주상집진기 내 펄싱용 에어라인에서 발생되는 응축수를 제거할 수 있는 응축수 제거 장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 삼는다.

또한, 에어 자체의 흐름만으로 확산 및 볼텍스의 원리를 이용하여 응축수를 제거할 수 있는 응축수 제거 장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 삼는다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며, 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 고로 주상집진기의 에어라인 내부 응축수를 제거하는 응축수 제거 장치로서, 상기 에어라인을 통해 공급된 에어의 확산 유동을 유도하여 에어 내에 함유된 수분을 응축시켜 제거하는 확산형 제거부와, 상기 확산형 제거부를 통해 수분의 일정량이 응축 제거된 에어를 재차 공급받아 볼텍스 기류의 형성을 유도하여 에어 내에 잔류된 수분을 응축시켜 제거하는 볼텍스 제거부를 포함하는 응축수 제거 장치를 제공한다.

상기 확산형 제거부는, 입, 출구를 제외하고 밀폐된 압력 용기 형태를 갖는 확산형 제거부 하우징; 상기 확산형 제거부 하우징의 입구 쪽에 연결되되, 에어가 유동하는 방향으로 갈수록 관 직경이 축소되는 확산형 입구 리듀서; 상기 확산형 입구 리듀서로부터 수직 하방으로 연결되는 확산형 하강관; 상기 확산형 하강관에 연결되며 상기 확산형 하강관에 비해 관 직경이 확장되는 확산 드럼; 및 상기 확산 드럼 내부에서 확산 유동하는 에어와 접촉하여 수분을 응축시키는 분사판;을 포함한다.

또한, 상기 분사판은, 상기 확산 드럼 내, 외부에 각각 분리 배치될 수 있다.

또한, 상기 확산 드럼은, 상기 확산 드럼 내부에서 확산된 에어가 복수의 유로를 통과하여 외부로 유출되기 위하여 마련된 복수 개의 확산 홀을 구비할 수 있다.

이때, 상기 복수 개의 확산 홀은, 상기 확산 드럼의 하면을 통해 원주 방향을 따라 배치되되, 각각의 확산 홀은 설정된 중심각만큼 이격 하여 상호 어긋나게 배치될 수 있다.

그리고 상기 확산형 제거부 하우징의 출구 쪽에 설치되는 출구 차단막을 더 포함하여, 상기 확산형 제거부로부터 배출되는 에어가 상기 출구 차단막을 상회하여 배출되도록 해 줄 수 있다.

한편, 상기 볼텍스형 제거부는, 입, 출구를 제외하고 밀폐된 압력 용기 형태를 갖는 볼텍스형 제거부 하우징; 상기 볼텍스형 제거부 하우징의 입구 쪽에 연결되되, 에어가 유동하는 방향으로 갈수록 관 직경이 축소되는 볼텍스형 입구 리듀서; 상기 볼텍스형 입구 리듀서로부터 수직 하방으로 연결되는 볼텍스형 하강관; 및 상기 볼텍스형 하강관에 연결되며 상기 볼텍스형 제거부 하우징의 내측 벽면으로 에어를 배출시키되 에어가 배출되는 방향으로 갈수록 관 직경이 축소되는 볼텍스형 출구 리듀서;를 포함한다.

또한, 상기 볼텍스형 하강관과 상기 볼텍스형 출구 리듀서 사이에 연결되어, 수직 하방으로 유동하는 에어의 유동 방향을 상기 볼텍스형 제거부 하우징의 내측 벽면 쪽으로 유도하는 유도형 곡관을 더 포함한다.

또한, 상기 볼텍스형 출구 리듀서의 출측에 마련되어, 상기 볼텍스형 출구 리듀서를 통해 배출되는 에어의 유동 방향을 일정각도로 유지시켜주는 유도용 분사판을 더 포함한다.

또한, 상기 볼텍스형 하강관의 외면 하측으로 돌출되어 응축수를 낙하시키도록 유도하는 응축수 유도봉을 더 포함한다.

그리고 상기 확산형 제거부 및 볼텍스형 제거부를 지면으로부터 일정 높이 상에 위치 고정시키는 지지부를 더 포함한다.

이때, 상기 지지부는, 지면으로부터 상방으로 설치되되, 일측 방향으로 수평으로 연장 형성된 보를 구비하는 지지대와, 상기 지지대의 수평으로 연장 형성된 보를 통해 상기 확산형 제거부 및 볼텍스형 제거부를 나란한 높이 상에 고정하는 클램프를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 응축수 제거 장치에 의하면, 에어 자체의 흐름만으로 확산 및 볼텍스의 원리를 응용하여 고로 주상집진기 공정 내 펄싱용 에어라인에서 발생되는 응축수를 제거할 수 있다.

또한, 고비용이 수반되는 종래의 가열 또는 비(非)가열 방식 드라이어나 기타 별도의 동력원(예: 전력 등)을 이용하지 않으면서도 응축수를 효과적으로 제거할 수 있어, 설비의 운용에 소요되는 비용을 절감할 수 있으며 친환경적이다.

특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 응축수 제거 장치는 컴프레서 룸으로부터 원거리에 위치하는 주상집진기에 다량의 에어를 일시적으로 공급하는 펄싱(pulsing) 동작 시 발생되는 응축수를 효과적으로 제거할 수 있다.

이에 따라, 펄싱라인의 부식, 백의 습화에 의한 막힘 현상이 방지되어 펄싱 장치 및 백의 내구수명을 대폭 향상시킬 수 있다. 그 결과, 유지 보수 및 부품 교체에 따른 비용이 절감되며, 주상집진기의 안정적인 성능 확보를 기대할 수 있다.

또한, 주상집진기의 안정적인 동작을 기대할 수 있어, 분진 배출로 인한 주변환경 오염을 방지할 수 있으며, 나아가 고로 조업의 안정화에 기여하는 효과를 가져온다.

도 1은 일반적인 주상집진기의 집진라인 및 에어라인 간의 연결 구조를 도시한 개념도.
도 2는 일반적인 주상집진기의 백실 내부 에어 흐름을 도시한 개념도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 응축수 제거 장치의 전체 구성도.
도 4는 도 3에 도시된 실시예에서 A-A'구간 단면 구조를 도시한 횡 단면도.
도 5는 도 3에 도시된 실시예에서 B-B'구간 단면 구조를 도시한 횡 단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 응축수 제거 장치 중 확산형 제거부 내의 에어 흐름을 통해 응축수가 제거되는 모습을 도시한 작동상태도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 응축수 제거 장치 중 볼텍스형 제거부 내의 에어 흐름을 통해 응축수가 제거되는 모습을 도시한 작동상태도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 응축수 제거 장치를 에어라인 상에 설치한 설치도.

본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하며 본 발명의 일 실시예에 따른 응축수 제거 장치에 관하여 상세히 설명하기로 한다.

도면에서, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 응축수 제거 장치의 전체 구성도이며, 도 4는 도 3의 A-A' 구간 단면도이며, 도 5는 도 3의 B-B' 구간 단면도이다.

도시된 바와 같이, 응축수 제거 장치(100)는, 압축공기(즉, 에어)를 확산 유동시켜 응축수를 제거하는 확산형 제거부(110)와, 이어서 공급된 에어를 볼텍스 기류로 형성시켜 응축수를 제거하는 볼텍스형 제거부(130)를 포함한다.

확산형 제거부(110)는 에어라인을 통해 공급된 에어의 확산(즉, diffusion) 유동을 유도하여 수분이 포함된 에어를 응축시켜 1차적으로 응축수를 제거한다. 그리고 볼텍스 제거부(130)는 상기 확산형 제거부(110)를 통해 1차적으로 수분이 제거된 에어를 공급받아 볼텍스(즉, Voltex) 기류를 형성한다. 볼텍스 기류를 형성한 에어는 과포화 및/또는 냉각되어 이제까지 잔류된 수분을 2차적으로 응축시켜 응축수를 제거한다.

확산형 제거부(110)는 입, 출구를 제외한 나머지 공간이 밀폐된 압축 용기 형태의 하우징(110a)을 구비하며, 하우징 내부로 유입된 에어가 확산 유동할 수 있게 강제적으로 흐름을 조절한다. 그 결과, 확산형 제거부(110)로 유입된 수분을 함유하고 있던 에어는 확산형 제거부(110)를 경유하는 동안 일정량의 수분이 제거되는 것이다.

특히, 확산형 제거부(110)의 세부 구성으로는, 하우징(110a)과, 하우징의 입구 쪽에는 연결되는 확산형 입구 리듀서(Reducer)(111)와, 상기 확산형 입구 리듀서와 일체의 배관을 형성하며 수직 하방으로 연결되는 확산형 하강관(113) 및 확산 드럼(115)을 포함한다.

확산형 제거부의 하우징(110a)은 전술한 바와 같이 입, 출구를 제외한 나머지 영역이 밀폐된 압력 용기 형태를 가진다. 도시된 환봉 형상의 단면 구조에 제한될 필요는 없으며, 압축공기를 일시 저장할 수 있는 형태라면 무방하다.

확산형 입구 리듀서(111)는 고로 주상집진기 내 펄싱용 에어라인과 연결되는 하우징(110a)의 입구에 일단부가 접속 연결되며 타단부는 후술될 확산형 하강관(113)과 일체로 연결되는 곡형 배관 부위를 지칭한다.

즉, 여기서 설명될 확산형 입구 리듀서(111)와 확산형 하강관(113)은 서로 별개의 부재가 아닌 하나의 연결된 배관 부재를 말하며, 설명의 편의상 각각의 기능 및 형상에 따라 부위 별로 다르게 지칭한 것이다.

확산형 입구 리듀서(111)는 입구와 연결되는 부위에 비해 확산형 하강관(113)에 연결되는 부위의 관 직경이 축소되는 형상을 갖는다.

이에 따라 확산형 입구 리듀서(111)를 통해 유입된 에어는 확산형 하강관(113)을 따라 유동될 때 유속이 급격하게 증가하는 작용이 일어난다. 또한, 확산형 입구 리듀서(111)는 에어의 유속을 증가시키는 기능을 수행하는 동시에, 에어 내에 함유된 수분의 응집밀도를 높여주는 기능도 수행한다.

확산형 하강관(113)은 상기 확산형 입구 리듀서(111)와 연결되며 하단을 통해 확산 드럼(115)까지 수직으로 연결되는 배관 부위를 지칭한다.

확산형 제거부(110)의 작용 효과는 도 3 내지 도 6을 병행 참조하여 확인할 수 있다.

확산형 입구 리듀서(111)를 통해 공급되는 에어(A)(즉, 수분이 다량 포함된 에어)는 유속이 증가된 동시에 함유된 수분의 응집밀도가 높여진 상태이며, 확산형 하강관(113)은 이러한 상태의 에어를 하측의 확산 드럼(115) 쪽으로 공급한다.

상기 확산형 하강관(113)의 출구를 통해 빠른 유속으로 분사되는 에어는 확산형 하강관(113)에 비해 관 직경이 대폭 확장된 확산 드럼(115) 쪽으로 유입되면서 유속이 급격하게 떨어지게 된다.

또한, 이와 같이 확산 드럼(115) 내부로 유입된 에어는 별도로 구비된 드럼내부 분사판(도 3의 도면부호 115a)에 충돌하게 되며, 에어 내에 함유되어 있던 수분이 응축(또는 응결)되는 작용이 일어난다.

한편, 한 차례 응축수가 제거된 이후의 에어는 확산형 제거부의 하우징(110a) 내부에서 난류 기류를 형성하며 분산된다. 그리고 상기 난류 기류를 형성하며 분산된 에어는 복수의 방향(예: 3 방향)으로 상호 어긋나게 형성된 확산 홀(도 5의 도면부호 117)을 통해 확산 드럼(115)의 외부로 빠져 나오게 된다.

이때, 확산 드럼(115)의 외부로 빠져 나오는 에어는 확산 드럼(115)보다 단면적이 더 큰 하우징(110a)으로 배출되면서 유속이 한번 더 느려지게 된다. 그리고 이 구간에는 드럼 외부 분사판(도 3의 도면부호 115b)이 더 마련되어, 에어에 함유된 수분을 재차 응축(또는 응결)시켜 응축수를 제거하는 작용을 일으킨다.

즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 고로 주상집진기의 펄싱용 에어라인을 통해 유입된 수분을 함유하고 있던 에어는 확산형 입구 리듀서(111), 확산형 하강관(113)을 따라 유동하면서 유속이 급격히 증가되며, 이후 확산 드럼(115)으로 유입 시 다시 유속이 급격히 떨어진다. 이때, 드럼 내부 분사판(도 3의 도면부호 115a)과의 충돌로 인하여 에어 중에 함유된 수분의 일정량은 응축(또는 응결)되어 응축수로 배출된다.

이어서, 복수 개의 확산 홀(117)을 통해 하우징(110a)으로 빠져 나온 에어는 유속이 더 느려진 상태로 드럼 외부 분사판(도 3의 도면부호 115b)에 부딪히게 되며, 일정량의 수분이 응축(또는 응결)되어 응축수로 배출된다.

또한, 상기 드럼 내, 외부 분사판(도 3의 도면부호 115a, 115b)을 통해 일정량의 수분이 빠져나간 에어는 하우징(110a) 내에서 P1과 같은 난류 기류 형태를 보이며 상승하여 하우징의 출구(110c)를 통해 배출된다.

이때, 출구(110c)의 입측에 근접하여 출구 차단막(119)이 설치됨에 따라, 상기 배출되는 에어는 출구 차단막(119)을 상회하여 배출되게 되어, 하우징(110a) 내부 공간의 난류 및 압력유지 효과를 극대화시켜 줄 수 있다. 이와 같이, 확산형 제거부(110)를 통해 수분이 1차적으로 응축되어 일정량의 응축수를 배출하고 남은 에어(A1)는 이어서 설명될 볼텍스형 제거부(130)로 공급된다.

볼텍스형 제거부(130)는 앞서 설명한 확산형 제거부(110)와 동일 또는 유사한 형태의 하우징(130a)을 구비하며, 하우징 내부로 유입된 에어가 볼텍스 기류를 형성할 수 있도록 에어의 유동을 조절한다.

이에 따라, 볼텍스형 제거부(130)는 확산형 제거부(110)를 거치면서 일정량의 수분이 응축수로 제거된 에어를 공급받아 잔량의 수분을 다시 응축시켜 응축수를 제거하는 기능을 수행한다.

도 3을 참조하면, 도시된 볼텍스형 제거부(130)는 하우징(130a)과, 볼텍스형 입, 출구 리듀서(Reducer)(131a, 131b)와, 볼텍스형 하강관(133)과, 유도용 곡관(135)과, 유도용 분사판(137)과, 응축수 유도봉(138)을 포함한다.

볼텍스형 제거부의 하우징(130a)은 앞서 설명한 확산형 제거부의 하우징(110a)과 동일한 형태로 입, 출구를 제외한 나머지 영역이 밀폐된 압력 용기를 이용할 수 있다. 다만, 도 3에 도시된 바와 같이 반드시 확산형 제거부의 하우징과 동일 크기 및 형상을 가질 필요는 없으며, 이와 다른 다양한 크기 및 형상으로 제작하여도 무방하다.

볼텍스형 입구 리듀서(131a)는 확산형 제거부와 이음 연결되는 볼텍스형 제거부의 하우징(130b) 입구에 일단부가 접속되며, 볼텍스형 하강관(133)과 일체로 연결되는 곡형 배관 부위를 지칭한다.

다만, 앞서 확산형 제거부(110)를 통해 살펴보았듯이, 볼텍스형 입구 리듀서(131a), 볼텍스형 하강관(133) 및 볼텍스형 출구 리듀서(131b)는 하나로 연결된 배관 부재를 이용할 수 있으며, 설명의 편의상 기능 및 형상 별로 다르게 지칭한 것이다.

볼텍스형 입구 리듀서(131a)는 입구와 연결되는 부위에 비해 확산형 하강관(133)에 연결되는 부위의 관 직경이 축소되는 형상을 갖는다. 그 결과 볼텍스형 입구 리듀서(131a)를 통해 공급된 유동하는 유입된 에어는 볼텍스형 하강관(133)으로 유입될 때 을 따라 유동될 때 유속이 급격하게 증가하는 작용이 일어난다.

또한, 볼텍스형 입구 리듀서(131a)는 하우징 입구(130b)를 통해 유입된 에어의 유속을 에어의 유속을 증가시키는 동시에 에어 내에 잔류된 수분의 응집밀도를 높여주는 기능도 수행한다.

볼텍스형 하강관(133)은 상기 볼텍스형 입구 리듀서(131a)와 연결되는 동시에 하단의 유도용 곡관(135)까지 수직 연결되는 배관 부위를 지칭한다.

볼텍스형 제거부(130)의 작용 효과는 도 3 내지 도 5 및 도 7을 병행 참조하여 확인할 수 있다.

볼텍스형 입구 리듀서(131a)를 통해 볼텍스형 하강관(133) 쪽으로 유동하는 에어는 유속이 증가된 동시에 이에 잔류하는 수분의 응집밀도가 높아진 상태가 된다.

이때, 상기 볼텍스형 하강관(133)으로부터 연결된 유도용 곡관(135)의 출구는 하우징(130a) 벽면 쪽으로 대향 배치되며, 유도용 곡관(135)의 출구에는 다시 관 직경이 축소되는 볼텍스형 출구 리듀서(131b)가 형성된다. 이에 따라, 하우징(130a) 벽면을 향하여 유속이 더욱 증가된 에어가 강하게 배출되는데, 이때, 볼텍스형 출구 리듀서(131b)를 통해 배출된 에어는 원형 단면의 하우징(130a)의 내면을 향해 접선 방향으로 유동하여 P2와 같은 유동 경로를 갖는 볼텍스 기류를 형성한다.

여기서, 상기와 같이 형성된 볼텍스 기류의 효과를 극대화시키기 위하여 볼텍스형 출구 리듀서(131b)의 후단에는 유도용 분사판(137)이 마련된다. 유도용 분사판(137)은 빠른 유속으로 배출되는 에어의 초기 비산을 방지하고 에어의 유동 방향이 일정각도로 유지될 수 있게 해준다.

이때, 볼텍스형 제거부의 하우징(130a) 내부 벽면을 따라 빠르게 유동하는 볼텍스 기류는 사이클론 형태로서 에어의 과포화 및 냉각 효과를 동시에 가능케 해주어 에어에 잔류된 수분이 응축될 수 있게 해준다.

특히, 볼텍스형 하강관(133)으로부터 수직 하방으로 연장된 부위에는 첨예한 형상으로 돌출된 응축수 유도봉(138)이 구비된다.

상기 응축수 유도봉(138)은 볼텍스형 하강관(133)을 중심으로 응축된 수분 입자가 아래 쪽으로 흘러내릴 수 있게 하여, 물방울 형태의 응축수가 하우징(130a)의 하방으로 더욱 효과적으로 낙하될 수 있게 해준다.

이에 더하여, 볼텍스형 하강관(133)은 하우징(130a) 내에서 상대적으로 압력 및 기류가 약한 볼텍스형 기류의 중심에 입설되는 구조를 가진다. 이에 따라, 볼텍스형 하강관(133)의 내부를 빠르게 유동하는 에어는 주변에 비해 낮은 온도를 유지할 수 있어, 수분의 응축이 더 원활하게 이루어질 수 있다.

한편, 전술한 바와 같은 볼텍스형 입구 리듀서(131a) 및 볼텍스형 출구 리듀서(131b)는 확산형 제거부(110)로부터 공급된 에어의 유속을 더욱 증가시켜 주는 주요 기능에서 더 나아가, 확산형 제거부(110)로부터 공급된 에어의 난류 지연 효과에도 기여한다.

정리하면, 다량의 수분이 함유된 에어는 에어라인을 통해 공급되되, 1차적으로 확산형 제거부(110)의 내부에서 확산 유동되어 난류 기류를 형성하면서 드럼 내, 외부 분사판(도 3의 도면부호 115a, 115b)과 접촉됨에 따라 일정량의 수분을 응축(또는 응결)시켜 응축수를 제거한다.

이어서, 상기 일정량의 수분이 응축수로 제거된 에어는 볼텍스형 제거부(130)로 공급되되, 볼텍스형 제거부(130) 내에서 의도적으로 볼텍스형 기류를 형성함에 따라 사이클론 형태의 과포화 및 냉각 효과에 의해 잔류된 수분 역시 응축(또는 응결)시켜 재차 응축수를 제거한다.

그 결과 고로 주상집진기의 펄싱용 에어라인으로 공급되는 에어 내의 수분을 사전에 응축수의 형태로 제거할 수 있어, 펄싱라인의 부식, 백의 습화에 의한 막힘 현상 발생을 미연에 차단할 수 있다.

이는 펄싱 장치 및 백의 내구수명을 대폭 향상시켜 주상집진기의 안정적인 성능 확보를 유지할 수 있는 효과를 가져온다.

한편, 도 6 및 도 7을 참조하면, 확산형 제거부(도 6의 도면부호 110) 및 볼텍스형 제거부(도 7의 도면부호 130) 각각의 하부에는 해당 구성의 하우징의 하부로 낙하하여 수용되는 응축수(CW)를 원활하게 배출시키기 위한 추가적인 구성이 포함된다. 이를 응축수 배출부(170)라 한다.

응축수 배출부(170)는 드레인 밸브(171)와 오토트랩(Auto Trap)(173)을 포함한다.

드레인 밸브(171)는 개폐 기능이 자동 조절되는 기능을 갖도록 구성하거나 또는 작업자의 필요에 따라 수동으로 개폐 조절되도록 관용의 밸브를 이용하여 다양하게 구성할 수 있다.

또한, 오토트랩(173)은 응축수 배출 배관의 하단에 구비되며, 상기 드레인 밸브(171)의 개방 시 응축수를 외부로 배출시킨다. 이러한 오토트랩(173)은 압축기 에어 저장 탱크 내의 응축수를 배출시키는 목적으로 널리 사용되는 제품이므로 해당 구성에 관한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 응축수 제거 장치를 에어라인 상에 설치한 모습을 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이 고로 주상집진기 펄싱용 에어라인(11)에는 도 3 내지 도 7을 통해 설명된 확산형 제거부(110) 및 볼텍스형 제거부(130)가 서로 연결되어 상기 에어라인(11)으로부터 분기된 배관을 통해 설치된다.

그리고 상기 에어라인(11)으로부터 두 갈래로 분기된 배관 상에는 조절 밸브부(150)가 마련된다.

조절 밸브부(150)는 응축수 제거 장치(100)의 내부 스케일 제거 작업이 요구되거나 또는 드레인 밸브(171)의 교환이 필요할 경우, 상기 에어라인(11)과 본 실시예에 따른 응축수 제거 장치(100) 간의 연결을 단속시켜주는 역할을 한다.

도시된 바와 같이, 조절 밸브부(150)는 우선 상기 에어라인(11)이 그대로 연결되는 배관 상에는 바이패스밸브(131)가 마련된다. 이 바이패스밸브는 널리 알려진 구성이므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.

또한, 상기 에어라인(11)으로부터 확산형 제거부(110) 및 볼텍스형 제거부(130)를 통과하는 분기된 배관에는 차단밸브(153a, 153b)가 마련된다.

특히, 상기 차단밸브는 확산형 제거부(110)의 입구 전방에 배치된 전단 차단밸브(153a)와, 볼텍스형 제거부(130)의 출구 후방에 배치된 후단 차단밸브(153b)를 포함한다.

다만, 본 실시예에서는 도시된 바와 같이 에어라인(11)과 연결된 배관 상에 바이패스밸브(131)를 설치하고, 에어라인(11)으로부터 일측으로 분기된 배관을 통해 상기 확산형 제거부 및 볼텍스형 제거부의 전, 후단에 차단밸브(153a, 153b)를 하나씩 설치하였다. 그러나 이러한 형태는 바람직한 하나의 예시에 불과할 뿐, 이와 다른 다양한 실시예를 통해 해당 밸브 및 배관의 배치 형태가 조금씩 변경되어도 무방하다.

또한, 도 8을 참조하면, 확산형 제거부(110) 및 볼텍스형 제거부(130)를 포함하는 응축수 제거장치(100)를 지지하는 지지부(190)의 구성이 도시되어 있다.

지지부(190)는 확산형 제거부(110) 및 볼텍스형 제거부(130)의 높이를 고려하여 지면으로부터 상향되게 고정시켜주는 부재이다.

상기 지지부(190)는 지면으로부터 견고하게 상향 설치되는 지지대(191)와, 이 지지대(191)로부터 일측 방향을 따라 수평으로 연장된 보를 통해 확산형 제거부(110) 및 볼텍스형 제거부(130)를 파지하도록 구비된 클램프(193)를 포함한다.

이에 따라, 본 실시예에 따른 응축수 제거 장치(100)의 기본 적인 하중을 효과적으로 지지할 수 있으며, 에어가 응축수 제거 장치(100)의 내부에서 빠른 유속으로 유동함에 따라 발생되는 진동을 방지할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 응축수 제거 장치에 의하면, 에어 자체의 흐름만으로 확산 및 볼텍스의 원리를 응용하여 고로 주상집진기 공정 내 펄싱용 에어라인에서 발생되는 응축수를 제거할 수 있다.

또한, 고비용이 수반되는 종래의 가열 또는 비(非)가열 방식 드라이어나 기타 별도의 동력원(예: 전력 등)을 이용하지 않으면서도 응축수를 효과적으로 제거할 수 있다. 이에 따라, 설비의 운용에 소요되는 비용을 절감할 수 있으며 친환경적이다.

특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 응축수 제거 장치는 컴프레서 룸으로부터 원거리에 위치하는 주상집진기에 다량의 에어를 일시적으로 공급하는 펄싱(pulsing) 동작 시 발생되는 응축수를 효과적으로 제거하는 데 이용될 수 있다.

그 결과 펄싱라인의 부식, 백의 습화에 의한 막힘 현상이 방지되어 펄싱 장치 및 백의 내구수명을 대폭 향상시킬 수 있어, 유지 보수 및 부품 교체에 따른 비용을 절감할 수 있으며, 주상집진기의 안정적인 성능 확보를 도모할 수 있다.

또한, 이러한 성능 확보에 따라 분진 배출로 인한 주변환경 오염을 방지할 수 있으며, 더 나아가 고로 조업의 안정화에 기여하는 효과를 가져온다.

이상으로 본 발명인 응축수 제거 장치의 바람직한 실시예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.

전술된 본 발명의 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 이 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

CW: 응축수
A, A1, A2: 에어
11: 에어라인
100: 응축수 제거 장치
110: 확산형 제거부
110a: 확산형 제거부의 하우징
111: 확산형 입구 리듀서 113: 확산형 하강관
115: 확산 드럼 115a: 드럼 내부 분사판
115b: 드럼 외부 분사판 117: 확산 홀
119: 출구 차단막
130: 볼텍스형 제거부
130a: 볼텍스형 제거부의 하우징
131a: 볼텍스형 입구 리듀서 131b: 볼텍스형 출구 리듀서
133: 볼텍스형 하강관 135: 유도용 곡관
137: 유도용 분사판 138: 응축수 유도봉
150: 조절 밸브부
151: 바이패스밸브 153a: 전단 차단밸브
153b: 후단 차단밸브
170: 응축수 배출부
171: 드레인밸브 173: 오토트랩
190: 지지부
191: 지지대 193: 클램프

Claims (8)

1. 고로 주상집진기의 에어라인 내부 응축수를 제거하는 응축수 제거 장치로서,
   상기 에어라인을 통해 공급된 에어의 확산 유동을 유도하여 에어 내에 함유된 수분을 응축시켜 제거하는 확산형 제거부와.
   상기 확산형 제거부를 통해 수분의 일정량이 응축 제거된 에어를 재차 공급받아 볼텍스 기류의 형성을 유도하여 에어 내에 잔류된 수분을 응축시켜 제거하는 볼텍스 제거부를 포함하는 응축수 제거 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 확산형 제거부는,
   입, 출구를 제외하고 밀폐된 압력 용기 형태를 갖는 확산형 제거부 하우징;
   상기 확산형 제거부 하우징의 입구 쪽에 연결되되, 에어가 유동하는 방향으로 갈수록 관 직경이 축소되는 확산형 입구 리듀서;
   상기 확산형 입구 리듀서로부터 수직 하방으로 연결되는 확산형 하강관;
   상기 확산형 하강관에 연결되며 상기 확산형 하강관에 비해 관 직경이 확장되는 확산 드럼; 및
   상기 확산 드럼 내부에서 확산 유동하는 에어와 접촉하여 수분을 응축시키는 분사판;을 포함하는 응축수 제거 장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 확산 드럼은, 상기 확산 드럼 내부에서 확산된 에어가 복수의 유로를 통과하여 외부로 유출되기 위하여 마련된 복수 개의 확산 홀을 구비하고,
   상기 복수 개의 확산 홀은, 상기 확산 드럼의 하면을 통해 원주 방향을 따라 배치되되, 각각의 확산 홀은 설정된 중심각만큼 이격 하여 상호 어긋나게 배치되는 응축수 제거 장치.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 확산형 제거부 하우징의 출구 쪽에 설치되는 출구 차단막을 더 포함하여,
   상기 확산형 제거부로부터 배출되는 에어가 상기 출구 차단막을 상회하여 배출되는 응축수 제거 장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 볼텍스형 제거부는,
   입, 출구를 제외하고 밀폐된 압력 용기 형태를 갖는 볼텍스형 제거부 하우징;
   상기 볼텍스형 제거부 하우징의 입구 쪽에 연결되되, 에어가 유동하는 방향으로 갈수록 관 직경이 축소되는 볼텍스형 입구 리듀서;
   상기 볼텍스형 입구 리듀서로부터 수직 하방으로 연결되는 볼텍스형 하강관; 및
   상기 볼텍스형 하강관에 연결되며 상기 볼텍스형 제거부 하우징의 내측 벽면으로 에어를 배출시키되 에어가 배출되는 방향으로 갈수록 관 직경이 축소되는 볼텍스형 출구 리듀서;를 포함하는 응축수 제거 장치.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 볼텍스형 하강관과 상기 볼텍스형 출구 리듀서 사이에 연결되어, 수직 하방으로 유동하는 에어의 유동 방향을 상기 볼텍스형 제거부 하우징의 내측 벽면 쪽으로 유도하는 유도형 곡관을 더 포함하는 응축수 제거 장치.
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 볼텍스형 출구 리듀서의 출측에 마련되어, 상기 볼텍스형 출구 리듀서를 통해 배출되는 에어의 유동 방향을 일정각도로 유지시켜주는 유도용 분사판을 더 포함하는 응축수 제거 장치.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 확산형 제거부 및 볼텍스형 제거부를 지면으로부터 일정 높이 상에 위치 고정시키는 지지부를 더 포함하되,
   상기 지지부는,
   지면으로부터 상방으로 설치되되, 일측 방향으로 수평으로 연장 형성된 보를 구비하는 지지대와,
   상기 지지대의 수평으로 연장 형성된 보를 통해 상기 확산형 제거부 및 볼텍스형 제거부를 나란한 높이 상에 고정하는 클램프를 포함하는 응축수 제거 장치.

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