KR101403130B1 - 탈기 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탈기 장치에 관한 것으로, 탈기 시스템에 있어서, 급수배관으로 공급되는 물을 분사하여 용존기체를 1차 제거하는 다수의 스프레이(210)와, 상기 스프레이(210)로 분사되는 물을 집수하는 집수조(220)와, 원통형의 몸체 끝부분이 테이퍼형상 또는 반구형으로 제작되고 그 몸체 끝부분에 상기 고온, 고압의 증기를 공급하도록 다수의 증기 토출구가 형성되는 증기유입관(230)와, 상기 증기유입관(230)이 삽입되는 원통형 몸체의 내측면에 적어도 하나 이상의 환형 오피리스(241)가 소정 간격으로 개재되어 상기 증기유입관(230)에 형성된 다수의 증기 토출구(232)(233)로부터 분사되는 증기와 상기 집수조(220)로부터 공급되는 물을 혼합함에 의해 용존기체를 2차 제거하는 스크러버(240)와, 상기 스크러버(240) 내부에 물을 공급하도록 상기 집수조(220) 하부에서 상기 스크러버(240) 하부로 연결되는 급수유입관(221)를 보일러 저수조 내부에 일체형으로 설치하여 구성한다. 본 발명은 증기 유입구의 몸체에 소정간격으로 다수의 증기토출구를 타공하여 증기를 고속 분사함과 아울러 증기유입관의 하단부 및 증기토출구에 대응되는 스크러버 내측면에 결합한 다수의 오리피스를 이용하여 급수와 증기를 혼합함에 의해 접촉면적을 증가시켜 용존기체의 탈기 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

탈기 장치{Ventilator}
본 발명은 보일러에 관한 것으로, 특히 탈기 장치에 관한 것이다.
일반적으로 대기중에 노출되어 있는 용수에는 질소, 산소, 이산화탄소, 암모니아 등이 용해되어 있다.
용존기체 중 산소는 압력과 온도에 따라 달라지지만, 상압, 상온에서 약 8∼10ppm의 용존산소를 함유하고 있다. 예를 들자면 수온 10℃에서는 용존산소량이 11.43ppm이고 수온 99℃에서는 1.43ppm으로, 온도가 올라갈수록 용존산소량은 감소한다.
용존기체 중 보일러나 급수계통의 금속설비를 부식시키는 기체는 산소와 이산화탄소인데, 산소는 이산화탄소보다 부식성이 5~10배 정도 크다. 또한 부식성은 탄산가스가 공존할 때 더 커지며 고압일수록 부식은 급격하게 촉진된다.
또한 열전달 면에 부식 생성물이 부착될 경우 공정의 열효율을 떨어뜨리는 것은 물론 통수 차압의 증가로 펌프 동력비가 커지는 원인이 된다. 따라서 고온의 열전달 면에 부식 생성물이 과다하게 부착될 경우에는 열전달 효율이 저하되어 파열사고의 원인이 되기도 한다.
따라서 발전설비(Power lant), 각종 산업체 보일러(Boiler), 소각로, 냉각설비 등의 급수계통에는 용존기체를 분리, 제거하기 위한 탈기장치(degasifier)가 설치된다.
탈기장치는 발전설비, 보일러, 소각로, 냉각설비 등에 공급되는 급수(Boiler Feed Water) 중에 녹아있는 공기(특히 용존산소 및 이산화탄소)를 추출하여 배관 및 플랜트(Plant) 장치의 부식을 방지함으로써 부식으로 인한 급격한 수명저하를 방지할 수 있는 설비이다.
도 1은 종래 급수 탈기장치의 스크러버 구조를 도시한 예시도로서, 도 1a는 스크러버의 외부 사시도이고, 도 1b는 스크러버의 내부 사시도이며, 도 1c는 스크러버의 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 원통형의 스크러버(110)의 하부에 급수유입관(120)의 연결되고, 상기 스크러버(110) 내부로 증기유입관(130)이 삽입되어 구성된다.
상기 증기유입관(130)의 외측에 환형의 오리피스(131)가 결합되고, 상기 오리피스(131)로부터 소정거리만큼 이격된 위치의 상기 스크러버(110) 내측에 환형의 오리피스(111)가 결합되어 구성된다.
도면의 미설명 부호 '121'는 스크러버(110)의 하부에 결합된 급수유입구이다.
따라서 급수유입관(120)을 통해 스크러버(110) 내부로 급수가 공급되는 동시에 터빈(도면 미도시)을 통과한 고압, 고온의 증기가 증기유입관(130)을 통해 상기 스크러버(110) 내부로 유입되면 고온, 고압의 증기에 의해 급수에 용해되어 있는 용존기체가 고온이 되면서 급수로부터 분리된다. 이때 오리피스(111)에 의해 급수와 증기의 혼합 효율이 높아진다.
상기 분리된 용존기체는 통기구(도면 미도시)를 통해 외부로 방출된다.
또한 스크러버(110)에 계속적으로 물이 공급되면서 상기 스크러버(110)를 넘친 물이 저수조(도면 미도시)에 채워지고 상기 저수조(도면 미도시)의 물이 보일러(도면 미도시)에 공급되어 고온, 고압의 증기가 터빈(도면 미도시)에 공급되어진다.
즉, 상기에서 설명한 가열 탈기방법은 기체의 용해도는 온도의 영향을 받아 온도 증가에 따라 감소한다는 원리를 이용하여 급수를 고온, 고압의 증기와 혼합, 가열함으로써 급수에 용해된 비응축성 기체의 분압을 낮추어 용존기체를 제거하는 것이다.
그러나 종래기술은 증기유입관의 하부로 증기가 공급되어 급수와 접촉함으로 접촉면적이 한정되어 탈기 효율을 향상시키는 것이 어렵다.
본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 탈기용 스크러버의 효율성을 향상시킴으로써 탈기 효율을 향상시키도록 한 급수 탈기장치를 제공함에 목적이 있다.
특히 본 발명은 급수와 증기의 접촉면적을 넓게 함은 물론 증기와 급수의 혼합 효율을 향상시켜 급수의 온도를 신속히 높여 탈기 효율을 향상시키도록 하는데 목적이 있다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여, 보일러에서 생성된 고온, 고압의 증기로 터빈을 구동하고, 상기 터빈을 구동한 증기를 응축한 응축수로부터 용존기체를 제거하여 보일러에 재공급시키는 탈기 시스템에 있어서, 급수배관으로 공급되는 물을 분사하여 용존기체를 1차 제거하는 다수의 스프레이; 상기 스프레이로 분사되는 물을 집수하는 집수조; 원통형의 몸체 끝부분이 테이퍼형상 또는 반구형으로 제작되고 그 몸체 끝부분에서 몸체의 관 길이방향으로 소정간격마다의 몸체 둘레면에 다수의 증기 토출구가 타공되어 상기 고온, 고압의 증기를 공급하는 증기유입관; 상기 증기유입관이 삽입되는 원통형 몸체의 내측면에 적어도 하나 이상의 환형 오피리스가 소정 간격으로 개재되어 상기 증기유입관에 형성된 다수의 증기 토출구로부터 분사되는 증기와 상기 집수조로부터 공급되는 물을 혼합함에 의해 용존기체를 2차 제거하는 스크러버; 및 상기 스크러버 내부에 물을 공급하도록 상기 집수조 하부몸체에서 상기 스크러버 하부몸체로 연결되는 급수유입관;을 보일러 저수조 내부에 일체형으로 설치하는 것이 바람직하다.
또한 급수로부터 분리된 용존기체를 외부로 배출시키는 배출구를 보일러 저수조의 상부에 형성함이 바람직하다.
상기 구성의 본 발명은 증기 유입구의 몸체에 소정간격으로 다수의 증기토출구를 타공하여 증기를 고속 분사함과 아울러 증기유입관의 하단부 및 증기토출구에 대응되는 스크러버 내측면에 결합한 다수의 오리피스를 이용하여 급수와 증기를 혼합함에 의해 접촉면적을 증가시켜 용존기체의 탈기 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 탈기기 스크러버 구조를 도시한 예시도.
도 2는 본 발명의 탈기기일체형 보일러 저수조의 구조도.
도 3은 본 발명에서 제안한 탈기기 스크러버 구조의 예시도.
도 4는 본 발명에서 증기 유동 상태를 시뮬레이션한 예시도.
도 5는 본 발명에서 급수 유동 상태를 시뮬레이션한 예시도.
이하, 본 발명을 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예에서는 본 발명의 기술적 사상 및 본질적 특성을 명료히 설명하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 공지된 기술에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 탈기기일체형 보일러 저수조의 구조도이다. 도 3는 본 발명에서 제공하는 탈기기 스크러버 구조의 예시도로서, 도 3a는 스크러버의 외부 사시도이고, 도 3b는 스크러버의 내부 사시도이며, 도 3c는 스크러버의 단면도이다.
본 발명은 도 2에 도시한 바와 같이, 보일러에서 생성된 고온, 고압의 증기로 터빈을 구동하고, 상기 터빈을 구동한 증기를 응축한 응축수로부터 용존기체를 제거하여 보일러에 재공급시키는 탈기 시스템에 있어서, 급수배관으로 공급되는 물을 분사하여 용존기체를 1차 제거하는 다수의 스프레이(210)와, 상기 스프레이(210)로 분사되는 물을 집수하는 집수조(220)와, 원통형의 몸체 끝부분이 테이퍼형상 또는 반구형으로 제작되고 그 몸체 끝부분에 상기 고온, 고압의 증기를 공급하도록 다수의 증기 토출구가 형성되는 증기유입관(230)와, 상기 증기유입관(230)이 삽입되는 원통형 몸체의 내측면에 적어도 하나 이상의 환형 오피리스(241)가 소정 간격으로 개재되어 상기 증기유입관(230)에 형성된 다수의 증기 토출구(232)(233)로부터 분사되는 증기와 상기 집수조(220)로부터 공급되는 물을 혼합함에 의해 용존기체를 2차 제거하는 스크러버(240)와, 상기 스크러버(240) 내부에 물을 공급하도록 상기 집수조(220) 하부에서 상기 스크러버(240) 하부로 연결되는 급수유입관(221)와, 급수로부터 분리된 용존기체를 외부로 배출시키는 배출구(260)를 포함하여 구성한다.
또한 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 증기유입관(230)에는 증기토출구(232) 상부에 오리피스(231)를 결합하고, 스크러버(240)에는 상기 증기유입관(230)의 증기토출구(233)에 대응되는 내측면에 오리피스(241)를 결합하여 구성한다.
이와 같이 구성한 본 발명에 제안하는 스프레이-스크러버 형태의 탈기장치의 기본 구성으로서 스크러버(240)는 증기유입관(230)를 통해 유입된 증기가 상승할 수 있는 공간과 급수유입관(221)으로 유입된 급수가 혼합될 수 있도록 공간을 형성하고, 상기 증기와 급수가 빠른 시간에 혼합될 수 있도록 오리피스(241)를 결합하여 구성하는 것이 특징이다.
또한 본 발명에서 증기유입관(230)은 증기토출구(232)가 타공된 상부에 오리피스(231)를 결합하여 증기와 스크러버(230) 하부에서 유입되는 급수의 혼합이 빠른 시간에 이루어지도록 한다.
따라서 본 발명은 도 3b 및 도 3c에 도시한 바와 같이 증기유입관(230)의 몸체에 상기 증기유입관(230)의 관 길이방향으로 소정간격 이격된 위치에 다수의 증기토출구(232)(233)를 형성함과 아울러 상기 증기토출구(232)(233) 각각을 다수의 타공구로 형성함으로 고속으로 토출되는 증기가 급수유입관(221)으로 유입되는 급수를 빠른 시간에 가열시키는 것은 물론 고속의 증기가 표면장력에 의해 급수를 작은 물방울로 분할하여 증기와 급수의 접촉면적으로 확장함으로써 탈기효과를 극대화하게 된다.
도 4는 본 발명에서 증기 유동 상태를 시뮬레이션한 예시도이고, 도 5는 본 발명에서 급수 유동 상태를 시뮬레이션한 예시도로서, 본 발명을 적용하면 급수와 증기의 접촉면적을 확장하는 것은 물론 급수의 온도를 빠르게 높일 수 있음을 알 수 있다.
즉, 본 발명에서 제안하는 스크러버(240)는 급수와 증기의 접촉면적 확장하고 이로 인해 급수의 온도를 빠른 시간에 높임으로써 급수 내의 용존기체의 탈기효율을 향상시킬 수 있다.
또한 스크러버(240) 내에서 고압, 고온의 증기와 혼합으로 용존기체가 분리된 급수가 계속적으로 증가하여 넘치게 되면 저수조에 채워지고 그 채워진 물은 급수배출관(250)을 통해 보일러에 공급되게 된다.
상기에서 탈기된 용존기체는 보일러저수조의 상부에 형성된 배출구(260)를 통해 외부로 배출된다.
상기에서 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하였으나, 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상 및 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 형태로 구현할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
210 : 스프레이 220 : 집수조
230 : 증기유입관 231,241 : 오리피스
232,233 : 증기토출구 240 : 스크러버
250 : 급수배출관 260 : 용존기체배출구

Claims (4)

  1. 보일러에서 생성된 고온, 고압의 증기로 터빈을 구동하고, 상기 터빈을 구동한 증기를 응축한 응축수로부터 용존기체를 제거하여 보일러에 재공급시키는 탈기 시스템에 있어서,
    급수배관으로 공급되는 물을 분사하여 용존기체를 1차 제거하는 다수의 스프레이;
    상기 스프레이로 분사되는 물을 집수하는 집수조;
    몸체 끝부분 및 그 몸체 끝부분에서 몸체의 관 길이방향으로 소정간격마다 다수의 증기토출구가 몸체의 둘레면에 타공되어 상기 고온, 고압의 증기를 공급하는 증기유입관;
    테이퍼형상으로 제작된 몸체 중앙에 상기 증기유입관이 삽입되고 몸체의 내측면에 적어도 하나 이상의 환형 오피리스가 소정 간격으로 개재되어 상기 증기유입관에 형성된 다수의 증기 토출구로부터 분사되는 증기와 상기 집수조로부터 공급되는 물을 혼합함에 의해 용존기체를 2차 제거하는 스크러버; 및
    상기 집수조의 하부몸체에서 상기 스크러버의 하부몸체로 연결되어 낙차에 의해 상기 집수조의 물을 상기 스크러버 내부에 공급하는 급수유입관;을 보일러 저수조 내부에 일체형으로 설치하는 것을 특징으로 하는 탈기 장치.
  2. 제1항에 있어서, 증기유입관은
    몸체가 원통형이고, 스크러버에 삽입된 몸체의 끝부분이 테이퍼형상 또는 반구형으로 제작되며, 증기토출구로부터 증기유입관의 관 길이방향으로 이격된 몸체 상부에 환형의 오리피스가 개재되는 것을 특징으로 하는 탈기장치.
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