KR101471074B1 - 집진 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 집진 열교환기에 관련되며, 구성에 특징을 살펴보면, 집진드럼(1) 내부로 유입되는 오염공기를 타격하여 비산시키도록 구비되는 회전날부(10); 상기 회전날부(10) 주변에 설치되어, 비산되는 오염공기에 포함된 더스트가 흡착되고, 내부에 열매체가 순환되도록 구비되는 복수의 열교환관(20); 상기 열교환관(20)에 흡착된 더스트를 제거하도록 구비되는 스크래퍼부(30); 및 상기 스크래퍼부(30)에 의해 제거되어 낙하되는 더스트를 포집하고, 포집된 더스트를 외부로 배출하도록 밸브(42)가 구비되는 호퍼(40);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명은 오염된 공기가 날개부에 타격되어 비산되면서 열교환관에 흡착후 스크레퍼에 의해 제거되므로 무필터 연속 운전으로 집진효율이 향상되면서 유지관리가 간편하고, 열교환관을 통하여 오염공기의 폐열이 열교환되어 재생에너지로 사용되므로 에너지 효율이 향상됨과 아울러 열교환관에 흡착된 더스트가 신속하게 냉각되어 고형물형태로 쉽게 제거되는 효과가 있다.

Description

집진 열교환기{Dust collection and heat exchanger}

본 발명은 집진 열교환기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고온의 오염공기에 포함된 폐열을 재생하는 열교환기능과 더불어 무필터방식으로 더스트 포집하는 집진기능을 복합적으로 연속 수행하는 집진 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 더스트가 다량 포함된 오염공기가 배출되는 굴뚝이나 배기덕트에는 각종 먼지나 분진을 수거하기 위한 집진기가 설치되고, 이때 집진기는 주로 필터타입으로 형성되므로 점성이 높은 더스트를 집진시 더스트에 의해 필터가 쉽게 막혀 수시로 필터를 교체 또는 세척해야 하는 실정이다.

이에 종래에 개시된 등록특허 10-1010679호에서, 관 내부의 관로 상에 설치된 스크린망과, 스크린망 전방의 관 내부에 회전가능하게 설치된 회전날개와, 회전날개에 설치되어 스크린망에 걸러진 이물질을 제거하는 스크레퍼를 포함하여 구성되어, 회전되는 다수의 스크레퍼가 스크린망에 접하여 스크린망을 긁어냄으로써 스크린망에 걸러진 이물질이 계속해서 제거되므로 청소를 하지 않고서도 지속적인 사용이 가능한 기술이다.

그러나, 상기 종래기술은 공기와 더스트를 필터링하는 스크린망 표면을 긁어내는 방식으로 이물질이 제거되므로, 스크린망 표면에 필터링된 굵은 입자의 더스크가 스크레퍼에 의해 분쇄되어 일부는 스크린망을 통과하여 내부로 유입되므로 필터링성능이 저하됨과 더불어 일부는 스크린망에 막혀 단기간에 집진기능이 상실되는 문제점이 따랐다.

특히, 유분 및 수분이 함유된 더스트의 경우, 스크레퍼에 의해 수시로 긁어내더라도 스크린망에 흡착되어 막을 형성함에 따라 사실상 스크레퍼의 기능을 수행하지 못함으로 점성이 있는 더스트 집진용으로 사용이 불가능한 실정이다.

한편, 고온 상태로 배출되는 오염공기의 경우에는 폐열을 회수하기 위해 집진장치와 별도로 열교환기를 설치해야 하므로 부피가 증가되고 유지관리에 어려움이 따르고, 특히 열교환기를 설치하더라도 오염공기에 포함된 점성이 높은 더스트에 의해 열교환기 내부가 쉽게 오염되어 열교환성능이 저하되는 폐단이 따랐다.

이에 따라 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 착안 된 것으로서, 고온의 오염공기에 포함된 폐열을 재생하는 열교환기능과 더불어 무필터방식으로 더스트 포집하는 집진기능을 복합적으로 연속 수행하기 위한 집진 열교환기를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 특징은, 집진드럼(1) 내부로 유입되는 오염공기를 타격하여 비산시키도록 구비되는 회전날부(10); 상기 회전날부(10) 주변에 설치되어, 비산되는 오염공기에 포함된 더스트가 흡착되고, 내부에 열매체가 순환되도록 구비되는 복수의 열교환관(20); 상기 열교환관(20)을 타고 이송되며 흡착된 더스트를 제거하도록 구비되는 스크래퍼부(30); 및 상기 스크래퍼부(30)에 의해 제거되어 낙하되는 더스트를 포집하고, 포집된 더스트를 외부로 배출하도록 밸브(42)가 구비되는 호퍼(40);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 회전날부(10)는 회전축(11)을 중심으로 방사형으로 배치되는 복수의 날개(12)와, 회전축(11)과 직교하도록 설치되어 날개(12) 단부 사이를 마감하는 격판(14)이 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스크래퍼부(30)는 복수개가 이격배치되고, 랙과 피니언, 실린더, 스크류를 포함하는 구동수단(31)에 의해 동시 작동되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 밸브(42)는 방사형으로 등각배치되는 차폐판(43)이 횡방향으로 설치되어, 회전시 밸브(42)의 폐쇄 상태가 유지되면서 차폐판(43) 사이에 포집된 더스트가 배출되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 집진드럼(1)를 통하여 배기되는 위치에 전기집진부(50)가 연결되고, 전기집진부(50)는 내부에 회전식 전기 집진디스크(52)가 구비되며, 회전식 전기 집진디스크(52)에 흡착된 더스트는 보조스크레퍼(54)에 의해 제거되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전기집진부(50)는 내부로 열매체가 순환되도록 보조열교환관(56)이 구비되는 것을 특징으로 한다.

이상의 구성 및 작용에 의하면, 본 발명은 고온의 오염공기가 날개부에 비산되면서 열교환관에 흡착후 스크레퍼에 의해 연속 수거되는 무필터 집진기능을 수행함과 더불어 열교환관이 오염공기의 폐열을 흡수하여 열교환기능을 연속적으로 수행하고, 특히 열교환관 표면이 스크레퍼에 의해 항상 청결하게 유지되므로 열교환효율이 장기적으로 우수하게 유지되며, 열교환관에 흡착된 더스트가 신속하게 냉각되어 고형물형태로 쉽게 제거되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 집진 열교환기를 전체적으로 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 집진 열교환기의 구동수단을 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 집진 열교환기의 집진상태를 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 집진 열교환기의 스크레퍼부 작동상태를 나타내는 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 집진 열교환기의 전기집진부를 나타내는 구성도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명은 집진 열교환기에 관련되며, 이때 집진 열교환기는 고온의 오염공기에 포함된 폐열을 재생하는 열교환기능과 더불어 무필터방식으로 더스트 포집하는 집진기능을 복합적으로 연속 수행하기 위해 회전날부(10), 열교환관(20), 스크래퍼부(30), 호퍼(40)를 포함하여 주요구성으로 이루어진다.

본 발명에 따른 회전날부(10)는 집진드럼(1) 내부로 유입되는 오염공기를 타격하여 비산시키도록 구비된다. 집진드럼(1)은 내부가 빈 중공의 원통형으로 형성되어, 오염공기가 유입되는 입구(1a)와, 집진처리된 공기가 배출하는 배출구(1b)가 구비된다.

그리고 상기 집진드럼(1) 내부에는 입구(1a)를 통하여 유입되는 오염공기를 타격하여 사방으로 비산시키도록 회전날부(10)가 구비된다. 도 3과 같이 회전날부(10)에 의해 사방으로 비산되는 오염공기는 집진드럼(1) 내부에 구비되는 후술하는 열교환관(20)에 흡착된 상태로 분리된다.

이때, 상기 회전날부(10)는 회전축(11)을 중심으로 방사형으로 배치되는 복수의 날개(12)와, 회전축(11)과 직교하도록 설치되어 날개(12) 단부 사이를 마감하는 격판(14)이 구비된다. 날개(12)는 회전축(11)을 중심으로 집진드럼(1) 내부 공기를 360°방향으로 고르게 분산시켜 열교환관(20)에 타격되도록 구비되고, 이때 날개(12)는 도 1와 같이 회전축방향으로 복수개소에 이격배치되어 회전축(11)을 구동하는 구동수단의 부하를 감소시키면서 타격 분산효율을 향상시키기 된다.

그리고, 상기 격판(14)은 날개(12) 단부에 설치되어, 회전날부(10)가 설치된 집진드럼(1) 내부 공간을 복수개소에서 마감하도록 구비됨에 따라 입구(1a)를 통하여 집진드럼(1) 내부로 유입된 오염공기가 격판(14)에 의해 저항없이 날개(12)를 통과되지 못하도록 간섭되어 날개(12)의 회전력에 의해 사방향으로 분산되어 더스트 집진효율이 향상되는 이점이 있다.

한편, 도 2에서는 격판(14)이 원형판 형태로 형성되어 날개(12) 단부가 전체적으로 마감된 상태를 도시하고 있지만, 이에 국한되지 않고 날개(12) 단부를 국부적으로 마감하도록 설치하여 날개(12) 사이에 국부적으로 공기통로를 형성함에 따라 회전축(11) 방향으로 설치된 복수의 회전날부(10)를 오염공기가 단계적으로 일부 통과하여 각각의 회전날부(10)에 타격되는 오염공기가 균일하게 분산되는 이점이 있다.

그리고, 상기 배출구(1b)에 인접하는 회전날부(10)의 날개(12)는 공기흐름을 제어하기 위해 경사각으로 설치되어, 회전날부(10)에 의해 집진드럼(1) 내부에서 비산된 공기가 배출구(1b)측으로 흡입 배출되도록 구비된다.

또한, 본 발명에 따른 복수의 열교환관(20)은 회전날부(10) 주변에 설치되어, 비산되는 오염공기에 포함된 더스트가 흡착되고, 내부에 열매체가 순환되도록 구비된다. 열교환관(20)은 내부에 에어, 물을 포함하는 열매체가 순환되도록 관재로 형성되고, 회전축(11)과 평행하게 서로 평행하도록 복수개소에 이격배치된다.

그리고 복수의 열교환관(20) 일단부는 주입탱크(20a)와 연통되고, 다른 일단부는 배출탱크(20b)와 연통되도록 구비되며, 주입탱크(20a)는 집진드럼(1)의 배출구(1b)측에 설치되면서 배출탱크(20b)는 입구(1a)측에 설치되어 오염공기와 역방향으로 열매체가 순환되며 열교환에 의해 오염공기의 폐열이 회수되어 재생에너지로 사용된다.

또. 복수의 열교환관(20)은 도 2에 종단면도와 같이 회전축(11)을 중심으로 방사형으로 배치되는바, 지그재그형태로 일직선상에 불일치되도록 배치되어 회전날부(10)에 의해 비산되는 오염공기와 마찰저항을 높여 더스트 흡착율이 향상된다.

이때 오염공기에 포함된 더스트는 고온에 의해 점성이 높은 상태로 열교환관(20)에 흡착되지만, 열매체를 통한 열교환작용에 의해 더스트가 신속하게 냉각되어 점성이 저하되므로 후술하는 스크래퍼부(30)에 의한 더스트 제거효율이 향상되는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 스크래퍼부(30)는 열교환관(20)을 타고 이송되며 흡착된 더스트를 제거하도록 구비된다. 스크래퍼부(30)는 도 4처럼 열교환관(20)과 대응하는 위치에 통공(31)이 형성되는 판재로서, 통공(31)에 복수의 열교환관(20)이 수용된 상태로 설치된다.

이에 스크래퍼부(30)를 열교환관의 길이방향으로 좌우 직선이송시 통공(32)이 열교환관(20)의 외주면을 타고 이송되면서 흡착된 더스트를 긁어내는 형태로 제거하게 된다.

또한, 상기 스크래퍼부(30)는 복수개가 이격배치되고, 랙과 피니언, 실린더, 스크류를 포함하는 구동수단(31)에 의해 동시 작동되도록 구비된다. 도 2에서는 스크래퍼부(30)의 모서리부에 연결대(31a)를 설치하고, 연결대(31a)는 구동수단(31)에 의해 왕복 직선이송되도록 구비된다.

이에 스크래퍼부(30)를 확장형성하더라도 가장자리부분이 복수개소에서 구동수단(31)에 의해 이송력이 동시에 작용함에 따라 스크래퍼부(30)의 기울어짐으로 인한 작동불량 및 열교환관(20)의 마모가 방지되는 이점이 있다.

한편, 상기 스크래퍼부(30)는 통공(32)을 열교환관(20) 대비 확장된 사이즈로 형성하고, 통공(32)과 동심원상에 링형태의 스크랩날(34)을 탈부착가능하게 설치하는바, 이때 도 4 (b)에서 스크랩날(34)은 2~4분할 형성하여, 마모시 스크래퍼부(30)를 전체적으로 분리하지 않고 스크랩날(34)을 국부적으로 교체하므로 유지보수가 신속 간편한 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 호퍼(40)는 스크래퍼부(30)에 의해 제거되어 낙하되는 더스트를 포집하고, 포집된 더스트를 외부로 배출하도록 밸브(42)가 구비된다. 호퍼(40)는 집진드럼(1) 저면을 마감하도록 설치되고, 상광하협구조로 형성되어 스크래퍼부(30)에 의해 제거되어 낙하되는 더스트를 포집하게 되고, 포집된 더스트는 밸브(42)를 통하여 외부로 수거되거나, 스크류타입의 컨베이어에 의해 일측으로 포집되어 밸브(42)를 통하여 외부로 배출된다.

이때, 상기 밸브(42)는 방사형으로 등각배치되는 차폐판(43)이 횡방향으로 설치되어, 회전시 밸브(42)의 폐쇄 상태가 유지되면서 차폐판(43) 사이에 포집된 더스트가 배출되도록 구비된다. 도 1에서는 복수의 차폐판(43)이 60도 등각으로 6개소에 설치된 상태를 도시하고, 60° 등각으로 회전시 밸브(42)가 폐쇄된 상태를 유지하면서 차폐판(43) 사이에 포집된 더스트가 배출된다. 이에 집진 열교환기를 정지하지 않고도 호퍼(40)에 포집된 더스트 배출이 연속적으로 신속하게 이루어지는 이점이 있다.

또한, 상기 집진드럼(1)을 통하여 배기되는 위치에 전기집진부(50)가 연결되고, 전기집진부(50)는 내부에 회전식 전기 집진디스크(52)가 구비되며, 회전식 전기 집진디스크(52)에 흡착된 더스트는 보조스크레퍼(54)에 의해 제거되도록 구비된다. 회전식 전기 집진디스크(52)는 복열 배치되고, 각각의 집진디스크(52) 사이에는 보조스크레퍼(54)가 설치되어 집진디스크(52)에 흡착된 더스트가 제거된다.

이에 상기 입구(1a)를 통하여 집진드럼(1) 내부로 유입된 오염공기가 회전날부(10)에 의해 열교환관(20)에 흡착되어 1차 분리되고, 이어서 배출구(1b)를 통하여 배출되는 공기는 전기집진부(50)의 집진디스크(52)를 거쳐 미세 더스트까지 집진된 상태로 배출된다. 그리고 집진디스크(52)는 회전작동 중에 보조스크레퍼(54)에 의해 흡착된 더스트가 고형물형태로 제거되고, 제거된 더스트는 상기 집진드럼(1)에 설치된 밸브(42)와 동일한 밸브에 의해 수거되도록 구비된다.

또한, 상기 전기집진부(50)는 내부로 열매체가 순환되도록 보조열교환관(56)이 구비된다. 보조열교환관(56)은 도 5와 같이 전기집진부(50) 내부에 집진드럼(1)의 열교환관(20)과 동일하게 복수개를 이격배치하거나, 도면에 도시되지 않았지만, 격판에 의해 전기집진부(50) 내부 공간을 분할하여 일측 공간은 집진드럼(1)을 통과한 오염공기가 이송되고, 다른 일측 공간은 에어, 물을 포함하는 열매체가 순환되도록 형성하는 구성도 가능하다.

그리고 보조열교환관(56)을 통하여 이송되는 열매체는 오염공기 이송방향과 역방향으로 이송되며 열교환에 의해 오염공기의 폐열을 회수하여 재생에너지로 사용된다.

한편, 상기 전기집진부(50)의 보조열교환관(56)과 집진드럼(1)의 열교환관(20)은 서로 연결되어 열매체를 단계적으로 열교환하여 열교환효율이 향상되도록 하는 구성도 가능하다.

10 : 회전날부 20: 열교환관
30: 스크래퍼부 40: 호퍼
50: 전기집진부

Claims (6)

1. 집진드럼(1) 내부로 유입되는 오염공기를 타격하여 비산시키도록 구비되는 회전날부(10);
   상기 회전날부(10) 주변에 설치되어, 비산되는 오염공기에 포함된 더스트가 흡착되고, 내부에 열매체가 순환되도록 구비되는 복수의 열교환관(20);
   상기 열교환관(20)에 흡착된 더스트를 제거하도록 복수개가 이격배치되고, 랙과 피니언, 실린더, 스크류를 포함하는 구동수단에 의해 동시 작동되도록 구비되는 스크래퍼부(30); 및
   상기 스크래퍼부(30)에 의해 제거되어 낙하되는 더스트를 포집하고, 포집된 더스트를 외부로 배출하도록 밸브(42)가 구비되는 호퍼(40);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 집진 열교환기.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 회전날부(10)는 회전축(11)을 중심으로 방사형으로 배치되는 복수의 날개(12)와, 회전축(11)과 직교하도록 설치되어 날개(12) 단부 사이를 마감하는 격판(14)이 구비되는 것을 특징으로 하는 집진 열교환기.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 스크래퍼부(30)는 열교환관(20)과 대응하는 위치에 통공(31)이 형성되는 판재로서, 통공(31)에 복수의 열교환관(20)이 수용된 상태로 구비되는 것을 특징으로 하는 집진 열교환기.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 밸브(42)는 방사형으로 등각배치되는 차폐판(43)이 횡방향으로 설치되어, 회전시 밸브(42)의 폐쇄 상태가 유지되면서 차폐판(43) 사이에 포집된 더스트가 배출되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 집진 열교환기.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 집진드럼(1)를 통하여 배기되는 위치에 전기집진부(50)가 연결되고, 전기집진부(50)는 내부에 회전식 전기 집진디스크(52)가 구비되며, 회전식 전기 집진디스크(52)에 흡착된 더스트는 보조스크레퍼(54)에 의해 제거되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 집진 열교환기.
6. 제 5항에 있어서
   상기 전기집진부(50)는 내부로 열매체가 순환되도록 보조열교환관(56)이 구비되는 것을 특징으로 하는 집진 열교환기.
   

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