KR101492456B1

KR101492456B1 - 백연경감용 회전식 혼합기 및 이를 이용한 냉각탑

Info

Publication number: KR101492456B1
Application number: KR20130147094A
Authority: KR
Inventors: 권오익
Original assignee: (주)대일아쿠아; 권오익
Priority date: 2013-11-29
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2015-02-11

Abstract

본 발명의 회전식 혼합기(200)는, 냉각탑의 건식부 공기흡입구(31)를 통하여 유입되는 대기의 공기와 충전재(33)를 통과하는 포화공기가 열교환하는 응축기(100)의 상부에 배치되어, 응축기(100)를 수직으로 통과하는 포화공기를 플레넘 챔버의 중앙으로 보내기 위한 것으로서, 외측에 복수의 블레이드(250)가 길이방향으로 부착되고, 내부가 관통되며, 경량의 재질로 제조된 복수의 원통(240); 상기 원통(240)의 내부에 배치되어 상기 원통과 일체로 회전하도록 상기 원통과 결합되며, 양 단부가 자유롭게 회전하도록 지지되는 회전축(210); 및 상기 회전축(210)상의 복수의 위치에 고정설치되어 상기 회전축과 함께 회전하는 복수의 팬(230)을 포함하며, 팬(35)의 흡인력에 의해 상기 응축기(100)의 복수의 관로의 외측을 수직으로 통과하는 포화공기흐름이 상기 원통(240)의 외측에 부착된 복수의 블레이드(250)를 회전시키고, 이에 의해 상기 원통(240) 내부의 회전축(210)이 회전되는 별도의 외부동력의 공급 없이 회전되고, 회전축(210)의 회전에 따라 복수의 팬(230)이 회전되어 상기 원통 내의 포화공기를 플레넘 챔버의 중앙으로 유동시킨다.

Description

백연경감용 회전식 혼합기 및 이를 이용한 냉각탑{ROTATING MIXER FOR WHITE PLUME REDUCTION AND COOLING TOWER USING THE SAME}

본 발명은 냉각탑 등에서 발생되는 백연을 줄이기 위해 설치되는 회전식 혼합기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉각탑 내에서 포화공기와 대기공기를 효율적으로 혼합할 수 있는 회전식 혼합기 및 이를 이용한 냉각탑에 관한 것이다.

냉각탑을 통해 배출되는 기체는 그 기체에 포함된 수증기 포화도 및 온도가 높은 상태로 배출되므로, 상대적으로 온도가 낮은 대기 중으로 방출 시, 노점 온도 이하로 온도가 떨어지면서 수증기가 응축되어 하얀 연기와 같은 연무, 즉 백연을 형성하게 된다. 백연은 수증기가 주성분이므로 자체가 유해성을 갖는 것은 아니지만, 외부에서 볼 때에는 냉각탑을 통해 공해물질이 대량으로 방출되고 있는 것처럼 보여 시각적 공해를 유발하게 된다. 또한, 냉각탑에서 배출되는 공기로부터 응축된 물방울이 주변으로 낙하되어 동절기에 결빙 등으로 인한 불편과 위험을 초래하기도 한다.

이에 따라, 냉각탑을 통하여 배출되는 백연 발생을 줄이고자 여러가지 노력이 있어왔다.

그 하나의 방법으로, 습식 냉각탑의 플레넘 챔버(Plenum chamber)의 외벽에 열교환기를 설치하여 백연발생을 저감시키는 하이브리드 냉각탑(Wet/Dry Cooling Tower)이 이용되고 있으나, 열교환기를 통과한 저습도의 가열공기의 유속이 느려서 팬의 흡인력에 의해 바로 상승하여 팬으로 유입된다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 열교환기를 통과한 저습도의 가열공기가 플레넘 챔버의 안쪽으로 유동하지 않기 때문에 열교환기를 통과한 저습도 가열공기가 포화공기와 잘 혼합되지 않아서 팬 스택 중앙으로부터 배출되는 공기는 백연경감의 효과가 거의 없는 상태로 되는 문제점이 있다.

또한, 한국특허 제1200330호에는 복수의 응축관으로 이루어진 응축기내로 대기의 공기를 유동시켜서, 응축기의 외측을 흐르는 과포화상태의 공기에 함유된 수증기를 응축하여 수분함량을 줄이면서 수증기 응축잠열로 대기 공기를 가열하고, 이렇게 가열된 저습도의 대기 공기를 포화공기에 혼합시킴으로써, 냉각탑으로부터 배출되는 공기의 최종 토출온도 및 상대습도를 낮추어 백연발생을 경감시키는 장치가 개발되었다. 그러나, 이러한 방식의 냉각탑에서는 응축기를 수직 상승한 포화공기의 유속이 느려서 냉각탑 상부에 설치된 팬의 공기 흡입력에 의해 팬으로 바로 유입되게 된다. 도 1에 도시된 바와 같이 응축기를 통과한 포화공기가 플레늄 챔버 안쪽으로 유동하는 량이 적기 때문에, 응축기의 응축관들 내부를 흐르는 가열된 저습도의 대기 공기와 포화공기가 플레넘 챔버내에서 원활하게 혼합되지 않게 되어 벽연경감 효과가 저하되는 문제가 있다.

열교환방식의 백연경감 냉각탑과 응축방식의 백연경감 냉각탑에서 공기혼합이 원할하지 않아서 발생되는 백연경감 효과 저하를 해결할 방법으로 여러 형태의 혼합기를 사용하고 있으나 위 문제를 크게 개선시키지 못하고 있다. 또한 단순 덕트를 사용하여 팬의 흡인력으로 저습의 가열된 공기를 플레넘 챔버 중앙으로 유동시킬 수 있는 방법을 고려할 수 있으나 공기흐름에 놓임으로 공기흐름을 방해하고 공기압 손실을 초래하여 냉각탑 성능을 저해하는 문제가 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 응축방식의 백연경감 냉각탑에서 포화공기와 대기공기를 효율적으로 혼합할 수 있는 회전식 혼합기 및 이를 이용한 백연경감 냉각탑을 제공하는 것에 목적이 있다.

또한, 본 발명은 열교환기 방식의 백연경감 냉각탑에서 포화공기와 대기공기를 효율적으로 혼합할 수 있는 회전식 혼합기 및 이를 이용한 백연경감 냉각탑을 제공하는 것에 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 냉각탑의 건식부 공기흡입구를 통하여 유입되는 대기의 공기와 충전재를 통과하는 포화공기가 열교환하는 응축기의 상부에 배치되어, 응축기를 수직으로 통과하는 포화공기를 플레넘 챔버의 중앙으로 보내기 위한 회전식 혼합기에 있어서, 외측에 복수의 블레이드가 길이방향으로 부착되고, 내부가 관통되며, 경량의 재질로 제조된 복수의 원통; 상기 원통의 내부에 배치되어 상기 원통과 일체로 회전하도록 상기 원통과 결합되며, 양 단부가 자유롭게 회전하도록 지지되는 회전축; 및 상기 회전축상의 복수의 위치에 고정설치되어 상기 회전축과 함께 회전하는 복수의 팬을 포함하며, 팬의 흡인력에 의해 상기 응축기의 복수의 관로의 외측을 수직으로 통과하는 포화공기흐름이 상기 원통의 외측에 부착된 복수의 블레이드를 회전시키고, 이에 의해 상기 원통 내부의 회전축이 별도의 외부동력의 공급 없이 회전되고, 회전축의 회전에 따라 복수의 팬이 회전되어 상기 원통을 통해 보다 많은 포화공기를 플레넘 챔버의 중앙으로 유동시키는 회전식 혼합기를 제공한다.

또한, 본 발명에 따르면, 냉각탑의 상단에 설치되는 팬, 냉각탑의 하부에 배치되는 습식부 공기흡입구, 냉각수 분사부, 습식부 공기흡입구로 유입되는 공기와 냉각수가 열교환을 하는 충전재, 냉각탑의 상부에 배치되는 한 쌍의 건식부 공기흡입구, 상기 냉각탑의 플레넘 챔버의 외벽에 설치되어 대기의 공기를 가열하는 열교환기를 포함하는 열교환기 방식의 냉각탑에서, 냉각탑의 건식부 공기흡입구 및 열교환기를 통하여 유입되는 대기의 공기와 충전재를 통과하는 포화공기가 열교환하는 플레넘 챔버 내에 배치되어, 상기 건식부 공기흡입구와 열교환기를 수평으로 통과하는 포화공기를 플레넘 챔버의 중앙으로 보내기 위한 회전식 혼합기에 있어서, 외측에 복수의 블레이드가 길이방향으로 부착되고, 내부가 관통되며, 경량의 재질로 제조된 복수의 원통; 상기 원통의 내부에 배치되어 상기 원통과 일체로 회전하도록 상기 원통과 결합되며, 양 단부가 자유롭게 회전하도록 지지되는 회전축; 및 상기 회전축상의 복수의 위치에 고정설치되어 상기 회전축과 함께 회전하는 복수의 팬을 포함하며, 팬의 흡인력에 의해 상기 충전재를 통과하여 수직으로 통과하는 포화공기흐름이 상기 원통의 외측에 부착된 복수의 블레이드를 회전시키고, 이에 의해 상기 원통 내부의 회전축이 별도의 외부동력의 공급 없이 회전되고, 회전축의 회전에 따라 복수의 팬이 회전되어 상기 원통 내의 대기의 공기를 플레넘 챔버의 중앙으로 유동시키는 회전식 혼합기가 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 냉각탑의 상단에 설치되는 팬, 냉각탑의 하부에 배치되는 습식부 공기흡입구, 냉각수 분사부, 습식부 공기흡입구로 유입되는 공기와 냉각수가 열교환을 하는 충전재, 냉각탑의 상부에 배치되는 한 쌍의 건식부 공기흡입구, 건식부 공기흡입구를 통하여 유입되는 대기의 공기와 충전재를 통과하는 포화공기가 열교환하는 응축기; 및 냉각탑의 건식부 공기흡입구를 통하여 유입되는 대기의 공기와 충전재를 통과하는 포화공기가 열교환하는 응축기의 상부에 배치되어, 응축기를 수직으로 통과하는 포화공기를 플레넘 챔버의 중앙으로 보내기 위한 회전식 혼합기를 포함하는 응축방식의 백연경감 냉각탑에 있어서, 상기 회전식 혼합기는, 외측에 복수의 블레이드가 길이방향으로 부착되고, 내부가 관통되며, 경량의 재질로 제조된 복수의 원통; 상기 원통의 내부에 배치되어 상기 원통과 일체로 회전하도록 상기 원통과 결합되며, 양 단부가 자유롭게 회전하도록 지지되는 회전축; 및 상기 회전축상의 복수의 위치에 고정설치되어 상기 회전축과 함께 회전하는 복수의 팬을 포함하며, 팬의 흡인력에 의해 상기 응축기의 복수의 관로의 외측을 수직으로 통과하는 포화공기흐름이 상기 회전식 혼합기의 원통의 외측에 부착된 복수의 블레이드를 회전시키고, 이에 의해 상기 원통 내부의 회전축이 별도의 외부동력의 공급 없이 회전되고, 회전축의 회전에 따라 복수의 팬이 회전되어 상기 원통 내의 포화공기를 플레넘 챔버의 중앙으로 유동시키는 응축방식의 백연경감 냉각탑이 제공된다.

또한, 상기한 본 발명의 백연경감 냉각탑에서는, 상기 응축기는 복수의 개구부로 형성되며 각 개구부 안으로 대기의 공기가 유입되는 응축공기 유입구; 상기 응축공기 유입구의 복수의 개구부에 각각 대응하는 복수의 관로로 형성되며, 상기 관로의 내부를 흐르는 대기의 공기와 상기 관로의 외부를 흐르는 포화공기가 열교환을 수행하는 열교환부; 및 상기 응축공기 유입구에 대향하는 위치에 형성되며, 상기 열교환부의 복수의 관로내를 흐르는 대기의 공기가 배출되는 복수의 개구단부로 형성되며, 각 개구단부는 하단부가 상단부보다 백연경감 및 증발수 회수장치의 내측으로 더 연장되어서 경사부를 이루는 응축공기 유출구를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 냉각탑의 상단에 설치되는 팬; 냉각탑의 하부에 배치되는 습식부 공기흡입구; 냉각수 분사부; 습식부 공기흡입구로 유입되는 공기와 냉각수가 열교환을 하는 충전재; 냉각탑의 상부에 배치되는 한 쌍의 건식부 공기흡입구; 상기 냉각탑의 플레넘 챔버의 외벽에 설치되어 충전재를 통과하는 포화공기를 냉각하는 열교환기; 및 냉각탑의 건식부 공기흡입구와 열교환기를 통하여 유입되는 대기의 공기와 충전재를 통과하는 포화공기가 열교환하는 플레넘 챔버 내에 배치되어, 상기 건식부 공기흡입구와 열교환기를 수평으로 통과하는 포화공기를 플레넘 챔버의 중앙으로 보내기 위한 회전식 혼합기를 포함하는 열교환기 방식의 백연경감 냉각탑에 있어서, 상기 회전식 혼합기는, 외측에 복수의 블레이드가 길이방향으로 부착되고, 내부가 관통되며, 경량의 재질로 제조된 복수의 원통; 상기 원통의 내부에 배치되어 상기 원통과 일체로 회전하도록 상기 원통과 결합되며, 양 단부가 자유롭게 회전하도록 지지되는 회전축; 및 상기 회전축상의 복수의 위치에 고정설치되어 상기 회전축과 함께 회전하는 복수의 팬을 포함하며, 팬의 흡인력에 의해 상기 충전재를 통과하여 수직으로 상승하는 포화공기흐름이 상기 회전식 혼합기의 원통의 외측에 부착된 복수의 블레이드를 회전시키고, 이에 의해 상기 원통 내부의 회전축이 별도의 외부동력의 공급 없이 회전되고, 회전축의 회전에 따라 복수의 팬이 회전되어 상기 원통 내의 응축 공기를 플레넘 챔버의 중앙으로 유동시키는 열교환기 방식의 백연경감 냉각탑이 제공된다.

본 발명에 따르면, 회전식 혼합기는 응축기 외측을 수직으로 통과하는 포화공기에 의해 회전력을 얻어서 회전을 하면, 이에 따라 회전식 혼합기의 원통내부에 배치된 팬도 함께 회전을 하게 되어서 팬의 흡인력에 의해 포화공기가 회전식 혼합기의 원통 내부를 통하여 보다 용이하게 플레늄 챔버 내측 (중앙)으로 유동시키므로, 응축기를 수직으로 통과한 포화공기가 응축기를 수평으로 통과한 가열된 저습의 공기와 혼합이 되게 됨으로 백연경감 효과가 증대될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 하이브리드 냉각탑에서의 열교환기 후단에 본 발명의 회전식 혼합기가 수평으로 설치되어, 열교환기를 통과한 가열된 저습의 공기를 플레늄 챔버 중앙으로 유동시킴으로써 충전재를 통과하여 수직으로 상승하는 포화공기와 혼합이 원할하게 되어 백연경감 효과를 증대시킬 수 있다.

도 1은 종래의 응축기가 설치된 냉각탑을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 열교환기를 사용한 종래의 하이브리드 냉각탑을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전식 혼합기가 설치된 백연경감 냉각탑을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 회전식 혼합기에서의 포화공기흐름과 응축공기흐름을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 회전식 혼합기의 길이방향의 개략단면도이다.
도 6은 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 회전식 혼합기의 종단면도이다.
도 7은 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 회전식 혼합기의 회전축과 팬을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 회전식 혼합기의 원통과 블레이드를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 것으로서, 본 발명의 회전식 혼합기가 설치된 하이브리드 냉각탑을 개략적으로 도시한 단면도이다.

상술한 본 발명의 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 실시예를 통하여 보다 분명해질 것이다.

이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어 있다"거나 "접속되어 있다"고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어 있다"거나 또는 "직접 접속되어 있다"고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "∼사이에"와 "바로 ∼사이에" 또는 "∼에 인접하는"과 "∼에 직접 인접하는" 등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

본 발명에 따른 백연경감용 회전식 혼합기(rotating mixer)는 포화공기를 응축기를 이용하여 응축시키는 응축기 방식의 냉각탑 뿐만 아니라, 포화공기를 열교환기를 이용하여 냉각시키는 하이브리드 방식의 냉각탑에도 적용될 수 있는 것으로서, 먼저 응축 방식의 백연경감 냉각탑에 본 발명의 회전식 혼합기가 적용되는 실시예에 대하여 설명한다.

도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 백연경감용 회전식 혼합기(200)가 설치된 냉각탑의 개략적인 단면도가 도시되어 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 백연경감용 회전식 혼합기(200)는 충전재(33)를 통과하는 포화공기를 대기의 공기에 의해 응축시키는 응축기(100)를 이용하는 방식의 냉각탑에 적용된 실시예를 나타내는 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 냉각탑의 건식부 공기흡입구(31)를 통하여 유입되는 대기의 공기와 충전재(33)를 통과하는 포화공기가 열교환하는 응축기(100)의 상부에 배치되어, 응축기(100)를 수직으로 통과하는 포화공기를 플레넘 챔버의 중앙으로 보내기 위한 회전식 혼합기(200)는 외측에 복수의 블레이드(250)가 길이방향으로 부착되고, 내부가 관통되며, 경량의 재질로 제조된 복수의 원통(240); 상기 원통(240)의 내부에 배치되어 상기 원통과 일체로 회전하도록 상기 원통과 결합되며, 양 단부가 자유롭게 회전하도록 지지되는 회전축(210); 및 상기 회전축(210)상의 복수의 위치에 고정설치되어 상기 회전축과 함께 회전하는 복수의 팬(230)을 포함한다.

또한, 본 발명의 회전식 혼합기(200)는 응축기(100)의 복수의 관로의 외측을 수직으로 통과하는 포화공기흐름을 상기 회전식 혼합기(200)안으로 안내하는 복수의 가이드 덕트(300)를 더 포함할 수 있다. 이와 같이, 회전식 혼합기(200)의 유입구측에 가이드 덕트(300)를 설치하면, 응축기(100)의 복수의 관로의 외측을 수직으로 통과하는 포화공기흐름이 회전식 혼합기(200)의 원통(240)안으로 원활하게 안내될 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 회전식 혼합기(200)는 회전축(210)의 양 단부가 지지체(270)에 의해 지지될 수 있다. 또한, 상기 회전축(210)의 양 단부는 베어링(260)에 의해 지지되어 회전저항을 감소시키는 것이 바람직하다. 상기 베어링은 구름베어링인 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 미끄럼베어링으로 이루어질 수도 있다.

또한, 본 발명의 회전식 혼합기(200)는 포화공기 배출단부가 상부 중앙을 향하도록 경사져 배치되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 회전식 혼합기(200)가 상부 중앙을 향하여 경사져 배치되면, 배출단부에서의 공기압 손실이 감소된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 회전식 혼합기(200)를 냉각탑내의 응축기(100)의 상부 위치에서 플레넘 챔버내에 배치하면, 냉각탑의 상부에 설치된 팬(35)의 흡인력에 의해 응축기(100)의 복수의 관로의 외측을 수직으로 통과하는 포화공기흐름이 상기 회전식 혼합기(200)의 원통(240)의 외측에 부착된 복수의 블레이드(250)를 회전시키고, 이에 의해 회전식 혼합기(200)의 원통(240) 내부의 회전축(210)이 별도의 외부동력의 공급 없이 회전되고, 회전축(210)의 회전에 따라 복수의 팬(230)이 회전되어 상기 원통 내의 포화공기를 전방으로 유동시켜 플레넘 챔버의 중앙으로 송출하므로, 팬(35)의 흡인력에 의해 응축기를 수직으로 통과한 포화공기가 회전식 혼합기의 원통 내부를 통해 보다 용이하게 유동될 수 있으므로, 플레넘 챔버내에서 응축공기와 포화공기가 용이하게 혼합되어서 백연발생을 경감시킬 수 있게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 회전식 혼합기(200)는 외부의 동력공급없이 작동되는 것이므로, 경량의 재질로 제조되는 것이 바람직하다. 따라서, 실린더형 원통(240)은 최소한의 강성을 유지할 수 있는 범위내에서 박판 알루미늄 시트로 제조될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 카본스틸, 플라스틱 등으로도 제조될 수 있다. 원통(240) 외부 둘레에 길이방향으로 부착되는 복수의 블레이드(250)는 원통(240)과 일체로 제작될 수 있지만, 원통(240)과 별개로 제작되어 원통의 외부에 부착될 수도 있다. 또한, 회전식 혼합기(200)의 회전축(210) 및 팬(230)도 경량의 재질로 제조되는 것이 바람직하다. 그리고, 본 발명의 회전식 혼합기(200)는 원통(240)의 회전과 함께 원통 내부의 회전축(210)이 함께 회전되고, 회전축(210)의 회전에 의해 팬(230)이 회전되는 구성이므로, 회전축(210)과 팬(230)은 원통(240)과 일체로 회전하도록 구성되어야 한다.

이어서, 본 발명의 백연경감용 회전식 혼합기(200)가 하이브리드 냉각탑(열교환기 방식의 백연경감 냉각탑)에 적용되는 다른 실시예에 대하여 설명한다.

여기서, "하이브리드 냉각탑(Hybrid Cooling Tower)"이란 냉각탑의 플레넘 챔버의 외벽에 열교환기(400)를 설치하여 냉각수의 열을 건식으로 냉각시키고 또한 습식인 충전재(33)를 통해 냉각수의 열을 냉각시키는 방식의 냉각탑을 말하며 “Wet/Dry Cooling Tower”라고도 칭한다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 백연경감용 회전식 혼합기(200)가 열교환기(400)를 이용하는 하이브리드 냉각탑에 적용된 실시예를 나타내는 것이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 냉각탑의 건식부 공기흡입구(31) 및 열교환기(400)를 통하여 유입되는 대기의 공기와 충전재(33)를 통과하는 포화공기가 열교환하는 플레넘 챔버 내에 배치되어, 상기 건식부 공기흡입구(31)와 열교환기(400)를 수평으로 통과하는 포화공기를 플레넘 챔버의 중앙으로 보내기 위한 회전식 혼합기(200)는, 외측에 복수의 블레이드(250)가 길이방향으로 부착되고, 내부가 관통되며, 경량의 재질로 제조된 복수의 원통(240); 상기 원통(240)의 내부에 배치되어 상기 원통과 일체로 회전하도록 상기 원통과 결합되며, 양 단부가 자유롭게 회전하도록 지지되는 회전축(210); 및 상기 회전축(210)상의 복수의 위치에 고정설치되어 상기 회전축과 함께 회전하는 복수의 팬(230)을 포함한다.

또한, 본 발명의 회전식 혼합기(200)의 복수의 원통들(240)은 최하단에 배치된 원통의 길이가 가장 짧고, 최상단에 배치된 원통의 길이가 가장 길게 되도록, 즉, 하측에서 상측으로 갈수록 내측(플레넘 챔버의 중앙)으로 연장하는 길이가 길게 형성될 수 있다. 이는 건식부 공기흡입구(31)의 하측으로부터 유입되는 대기 공기 보다 상측으로부터 유입되는 대기의 공기가 팬(35)의 흡인력의 영향을 더 받게 되어 바로 팬(35)쪽으로 상승하게 되므로, 상측에 배치되는 회전식 혼합기(200)의 원통을 플레넘 챔버의 중앙쪽으로 더 길게 형성한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 회전식 혼합기(200)를 냉각탑내의 충전재(33)의 상부 위치에서 플레넘 챔버내에 배치하면,

냉각탑의 상부에 설치된 팬(35)의 흡인력에 의해 충전재(33)를 수직으로 통과하는 포화공기흐름이 상기 회전식 혼합기(200)의 원통(240)의 외측에 부착된 복수의 블레이드(250)를 회전시키고, 이에 의해 회전식 혼합기(200)의 원통(240) 내부의 회전축(210)이 별도의 외부동력의 공급 없이 회전되고, 회전축(210)의 회전에 따라 복수의 팬(230)이 회전되어 상기 원통 내의 대기의 공기를 전방으로 유동시켜 플레넘 챔버의 중앙으로 송출하므로, 팬(35)의 흡인력에 의해 건식부 공기흡입구(31)를 통과한 대기의 공기가 회전식 혼합기의 원통 내부를 통해 보다 용이하게 유동될 수 있으므로, 플레넘 챔버내에서 대기의 공기와 포화공기가 용이하게 혼합되어서 백연발생을 경감시킬 수 있게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 회전식 혼합기(200)는 외부의 동력공급 없이 작동되는 것이므로, 경량의 재질로 제조되는 것이 바람직하다. 원통(240) 외부 둘레에 길이방향으로 부착되는 복수의 블레이드(250)는 원통(240)과 일체로 제작될 수 있지만, 원통(240)의 외부에 부착될 수도 있다. 또한, 회전식 혼합기(200)의 회전축(210) 및 팬(230)도 경량의 재질로 제조되는 것이 바람직하다. 그리고, 본 발명의 회전식 혼합기(200)는 원통(240)의 회전과 함께 원통 내부의 회전축(210)이 함께 회전되고, 회전축(210)의 회전에 의해 팬(230)이 회전되는 구성이므로, 회전축(210)과 팬(230)은 원통(240)과 일체로 회전하도록 구성되어야 한다.

이어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 회전식 혼합기(200)가 이용된 응축 방식의 냉각탑에 대하여 설명한다.

상기 냉각탑은 제조장치나 공조장치 등과 같은 열원의 냉각에 사용된 냉각수를 낙하시키면서 대기 중의 공기를 이용하여 냉각하는 것으로, 분사노즐(52)이 구비된 냉각수배출관(51)이 내부에 배치되고, 이 냉각수배출관(51)의 하측에 상기 분사노즐(52)을 통해 배출된 냉각수가 하향 유동되는 충전재(33)가 구비된다. 상기 충전재(33)의 하측에는 대기중의 공기가 유입되는 냉각공기유입부(34)가 구비된다. 상기 충전재(33)는 내부에 물과 공기가 통과할 수 있는 수많은 미세통로로 이루어진다.

상기 냉각수배출관(51)의 상부에 대기중의 공기가 유입되는 응축공기유입부(31)가 구비되며, 이 응축공기유입부(31)의 내측에 응축기(100)가 설치된다. 상기 응축기(100)는 복수의 응축 관로가 수평이 되고, 응축 관로들 사이의 포화공기유로가 상기 충전재(33) 측을 향하도록 설치된다. 상기 응축기(100)의 상측에 기체의 이송 및 배출을 위한 팬(35)이 설치된다.

상기와 같은 냉각탑은 팬(35)의 작동에 따라 하부의 냉각공기유입부(34)를 통해 대기의 공기가 내부로 흡입되고, 흡입된 공기가 상기 충전재(33)를 통과한 후 상향 이동되어 상단의 배출구를 통해 외부로 배출된다. 동시에 상기 냉각수배출관(51)에서 배출된 냉각수가 상기 충전재(33)를 통해 하부로 유동된다. 이러한 과정에서 충전재(33)를 통과하는 냉각수와 공기 간에 열교환이 이루어져 냉각수가 냉각되며, 냉각 과정에서 열과 함께 다량의 물을 함유하게 된 공기, 즉 포화공기가 냉각탑의 상부로 이동하게 된다.

상부로 이동되는 포화공기는 상기 응축기(100)의 포화공기유로를 통과하게 되며, 상기 응축공기유입부(31)를 통해 유입된 대기중의 공기가 상기 응축기(100)의 응축 관로의 내부를 통과하여 냉각탑의 내측으로 이송된다. 이러한 과정에서 포화공기의 열이 응축 관로를 통해 응축공기에 전달되어 포화공기의 냉각이 이루어지고, 온도 강하에 따라 포화공기에 함유되었던 물이 응축되어 냉각탑 내부에 수집될 수 있다. 또한, 응축기(100)의 응축 관로를 통과한 응축공기는 물이 제거된 포화공기와 플레넘 챔버내에서 혼합되어 냉각탑 외부로 배출된다.

따라서, 냉각탑 외부로 배출되는 공기는 온도와 습도가 현저하게 낮아진 상태가 되어 대기중으로 방출되어도 수증기 물 응축으로 인한 백연 현상이 발생하지 않게 된다.

특히, 본 발명의 회전식 혼합기(200)에서는, 냉각탑의 상부에 설치된 팬(35)의 흡인력에 의해 응축기(100)의 복수의 관로의 외측을 수직으로 통과하는 포화공기흐름이 상기 회전식 혼합기(200)의 원통(240)의 외측에 부착된 복수의 블레이드(250)를 회전시킨다. 이에 의해 회전식 혼합기(200)의 원통(240) 내부의 회전축(210)이 별도의 외부동력의 공급 없이 회전되고, 회전축(210)의 회전에 따라 복수의 팬(230)이 회전되어 상기 원통 내의 포화공기를 전방으로 유동시켜 플레넘 챔버의 중앙으로 송출한다. 따라서, 팬(35)의 흡인력에 의해 응축기를 수직으로 통과한 포화공기가 회전식 혼합기의 원통 내부를 통해 보다 용이하게 유동될 수 있으므로, 플레넘 챔버내에서 응축공기와 포화공기가 용이하게 혼합되어서 백연발생을 경감시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 응축기(100)는 응축기의 응축공기 배출단부에서의 공기압 손실을 감소시키기 위하여, 응축기의 관로의 배출 개구단부의 하단부가 상단부보다 냉각탑 내측으로 더 연장되어서 경사부를 형성한다. 이에 따라, 관로의 배출 개구단부의 상측이 하측보다 더 개방된 상태가 되어서, 팬(35)에 의해 흡입되어 상방으로 상승하는 응축공기(Ach)의 공기압 손실이 감소된다. 따라서, 충전재(33)를 통과한 포화공기가 응축기의 관로들의 유출구쪽으로 보다 많이 흐르게 되어, 응축기의 응축관 내부를 통해 유동하면서 가열된 저습의 응축공기와 응축기의 외측을 수직으로 통과한 포화공기가 플레넘 챔버내에서 용이하게 혼합되어 백연경감 효율이 증대된다.

본 발명의 다른 실시예에 따라 백연경감용 회전식 혼합기(200)가 적용된 하이브리드 냉각탑(열교환기 방식의 백연경감 냉각탑)의 작동에 관한 상세한 설명은 생략한다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

30 : 냉각탑 31 : 응축공기 유입부
32 : 응축공기 유출부 33 : 충전재
34 : 냉각공기 유입부 35 : 팬
100 : 응축기 200 : 회전식 혼합기
210 : 회전축 230 : 팬
240 : 원통 250 : 블레이드
300 : 가이드 덕트 400 ; 열교환기
Asv : 수직방향의 포화공기흐름 Ach : 응축관로내의 응축공기흐름

Claims

냉각탑의 건식부 공기흡입구(31)를 통하여 유입되는 대기의 공기와 충전재(33)를 통과하는 포화공기가 열교환하는 응축기(100)의 상부에 배치되어, 응축기(100)를 수직으로 통과하는 포화공기를 플레넘 챔버의 중앙으로 보내기 위한 회전식 혼합기(200)에 있어서,
외측에 복수의 블레이드(250)가 길이방향으로 부착되고, 내부가 관통되며, 경량의 재질로 제조된 복수의 원통(240);
상기 원통(240)의 내부에 배치되어 상기 원통과 일체로 회전하도록 상기 원통과 결합되며, 양 단부가 자유롭게 회전하도록 지지되는 회전축(210); 및
상기 회전축(210)상의 복수의 위치에 고정설치되어 상기 회전축과 함께 회전하는 복수의 팬(230)을 포함하며,
팬(35)의 흡인력에 의해 상기 응축기(100)의 복수의 관로의 외측을 수직으로 통과하는 포화공기흐름이 상기 원통(240)의 외측에 부착된 복수의 블레이드(250)를 회전시키고, 이에 의해 상기 원통(240) 내부의 회전축(210)이 별도의 외부동력의 공급 없이 회전되고, 회전축(210)의 회전에 따라 복수의 팬(230)이 회전되어 상기 원통을 통해 포화공기를 플레넘 챔버의 중앙으로 유동시키는 것을 특징으로 하는 회전식 혼합기.
제 1 항에 있어서,
상기 응축기(100)의 복수의 관로의 외측을 수직으로 통과하는 포화공기흐름을 상기 회전식 혼합기(200)안으로 안내하는 복수의 가이드 덕트(300)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 혼합기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 회전축(210)의 양 단부는 베어링에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 회전식 혼합기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 회전식 혼합기(200)의 포화공기 배출단부가 상부 중앙을 향하도록 경사져 배치되는 것을 특징으로하는 회전식 혼합기.
냉각탑(300)의 상단에 설치되는 팬(35), 냉각탑의 하부에 배치되는 습식부 공기흡입구(34), 냉각수 분사부(52), 습식부 공기흡입구(34)로 유입되는 공기와 냉각수가 열교환을 하는 충전재(33), 냉각탑의 상부에 배치되는 한 쌍의 건식부 공기흡입구(31), 상기 냉각탑의 플레넘 챔버의 외벽에 설치되어 대기의 공기를 가열하는 열교환기(400)를 포함하는 열교환기 방식의 냉각탑에서, 냉각탑의 건식부 공기흡입구(31) 및 열교환기(400)를 통하여 유입되는 대기의 공기와 충전재(33)를 통과하는 포화공기가 열교환하는 플레넘 챔버 내에 배치되어, 상기 건식부 공기흡입구(31)와 열교환기(400)를 수평으로 통과하는 포화공기를 플레넘 챔버의 중앙으로 보내기 위한 회전식 혼합기(200)에 있어서,
외측에 복수의 블레이드(250)가 길이방향으로 부착되고, 내부가 관통되며, 경량의 재질로 제조된 복수의 원통(240);
상기 원통(240)의 내부에 배치되어 상기 원통과 일체로 회전하도록 상기 원통과 결합되며, 양 단부가 자유롭게 회전하도록 지지되는 회전축(210); 및
상기 회전축(210)상의 복수의 위치에 고정설치되어 상기 회전축과 함께 회전하는 복수의 팬(230)을 포함하며,
팬(35)의 흡인력에 의해 상기 충전재(33)를 통과하여 수직으로 통과하는 포화공기흐름이 상기 원통(240)의 외측에 부착된 복수의 블레이드(250)를 회전시키고, 이에 의해 상기 원통(240) 내부의 회전축(210)이 별도의 외부동력의 공급 없이 회전되고, 회전축(210)의 회전에 따라 복수의 팬(230)이 회전되어 상기 원통 내의 대기의 공기를 플레넘 챔버의 중앙으로 유동시키는 것을 특징으로 하는 회전식 혼합기.
제 5 항에 있어서,
상기 회전식 혼합기들(200)은 하측에서 상측으로 갈수록 원통(240)이 내측으로 연장하는 길이가 긴 것을 특징으로 하는 회전식 혼합기.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 회전축(210)의 양 단부는 베어링에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 회전식 혼합기.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 회전식 혼합기(200)의 포화공기 배출단부가 상부 중앙을 향하도록 경사져 배치되는 것을 특징으로하는 회전식 혼합기.
냉각탑(300)의 상단에 설치되는 팬(35), 냉각탑의 하부에 배치되는 습식부 공기흡입구(34), 냉각수 분사부(52), 습식부 공기흡입구(34)로 유입되는 공기와 냉각수가 열교환을 하는 충전재(33), 냉각탑의 상부에 배치되는 한 쌍의 건식부 공기흡입구(31), 건식부 공기흡입구(31)를 통하여 유입되는 대기의 공기와 충전재(33)를 통과하는 포화공기가 열교환하는 응축기(100); 및 냉각탑의 건식부 공기흡입구(31)를 통하여 유입되는 대기의 공기와 충전재(33)를 통과하는 포화공기가 열교환하는 응축기(100)의 상부에 배치되어, 응축기(100)를 수직으로 통과하는 포화공기를 플레넘 챔버의 중앙으로 보내기 위한 회전식 혼합기(200)를 포함하는 응축방식의 백연경감 냉각탑에 있어서,
상기 회전식 혼합기(200)는 외측에 복수의 블레이드(250)가 길이방향으로 부착되고, 내부가 관통되며, 경량의 재질로 제조된 복수의 원통(240); 상기 원통(240)의 내부에 배치되어 상기 원통과 일체로 회전하도록 상기 원통과 결합되며, 양 단부가 자유롭게 회전하도록 지지되는 회전축(210); 및 상기 회전축(210)상의 복수의 위치에 고정설치되어 상기 회전축과 함께 회전하는 복수의 팬(230)을 포함하며, 팬(35)의 흡인력에 의해 상기 응축기(100)의 복수의 관로의 외측을 수직으로 통과하는 포화공기흐름이 상기 회전식 혼합기(200)의 원통(240)의 외측에 부착된 복수의 블레이드(250)를 회전시키고, 이에 의해 상기 원통(240) 내부의 회전축(210)이 별도의 외부동력의 공급 없이 회전되고, 회전축(210)의 회전에 따라 복수의 팬(230)이 회전되어 상기 원통 내의 포화공기를 전방으로 유동시켜 플레넘 챔버의 중앙으로 송출하는 것을 특징으로 하는 응축방식의 백연경감 냉각탑.
제 9 항에 있어서,
상기 응축기(100)는,
복수의 개구부로 형성되며 각 개구부 안으로 대기의 공기가 유입되는 응축공기 유입구(31);
상기 응축공기 유입구(31)의 복수의 개구부에 각각 대응하는 복수의 관로(110)로 형성되며, 상기 관로의 내부를 흐르는 대기의 공기와 상기 관로의 외부를 흐르는 포화공기가 열교환을 수행하는 열교환부; 및
상기 응축공기 유입구(31)에 대향하는 위치에 형성되며, 상기 열교환부의 복수의 관로내를 흐르는 대기의 공기가 배출되는 복수의 개구단부로 형성되며, 각 개구단부는 하단부가 상단부보다 백연경감 및 증발수 회수장치의 내측으로 더 연장되어서 경사부를 이루는 응축공기 유출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 백연경감 냉각탑.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
상기 응축기(100)의 복수의 관로의 외측을 수직으로 통과하는 포화공기흐름을 상기 회전식 혼합기(200)안으로 안내하는 복수의 가이드 덕트(300)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백연경감 냉각탑.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
상기 회전식 혼합기(200)의 포화공기 배출단부가 상부 중앙을 향하도록 경사져 배치되는 것을 특징으로하는 백연경감 냉각탑.
냉각탑(300)의 상단에 설치되는 팬(35); 냉각탑의 하부에 배치되는 습식부 공기흡입구(34); 냉각수 분사부(52); 습식부 공기흡입구(34)로 유입되는 공기와 냉각수가 열교환을 하는 충전재(33); 냉각탑의 상부에 배치되는 한 쌍의 건식부 공기흡입구(31); 상기 냉각탑의 플레넘 챔버의 외벽에 설치되어 충전재(33)를 통과하는 포화공기를 냉각하는 열교환기(400); 및 냉각탑의 건식부 공기흡입구(31)와 열교환기(400)를 통하여 유입되는 대기의 공기와 충전재(33)를 통과하는 포화공기가 열교환하는 플레넘 챔버 내에 배치되어, 상기 건식부 공기흡입구(31)와 열교환기(400)를 수평으로 통과하는 포화공기를 플레넘 챔버의 중앙으로 보내기 위한 회전식 혼합기(200)를 포함하는 열교환기 방식의 백연경감 냉각탑에 있어서,
상기 회전식 혼합기(200)는,
외측에 복수의 블레이드(250)가 길이방향으로 부착되고, 내부가 관통되며, 경량의 재질로 제조된 복수의 원통(240);
상기 원통(240)의 내부에 배치되어 상기 원통과 일체로 회전하도록 상기 원통과 결합되며, 양 단부가 자유롭게 회전하도록 지지되는 회전축(210); 및
상기 회전축(210)상의 복수의 위치에 고정설치되어 상기 회전축과 함께 회전하는 복수의 팬(230)을 포함하며,
팬(35)의 흡인력에 의해 상기 충전재(33)를 통과하여 수직으로 통과하는 포화공기흐름이 상기 회전식 혼합기(200)의 원통(240)의 외측에 부착된 복수의 블레이드(250)를 회전시키고, 이에 의해 상기 원통(240) 내부의 회전축(210)이 별도의 외부동력의 공급 없이 회전되고, 회전축(210)의 회전에 따라 복수의 팬(230)이 회전되어 상기 원통 내의 대기의 공기를 전방으로 유동시켜 플레넘 챔버의 중앙으로 송출하는 것을 특징으로 하는 열교환기 방식의 백연경감 냉각탑.
제 13 항에 있어서,
상기 복수의 원통들(240)은 하측에서 상측으로 갈수록 내측으로 연장하는 길이가 긴 것을 특징으로 하는 백연경감 냉각탑.