KR101627854B1 - 배가스 온도저감장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배가스가 냉각수에 의해 냉각되는 과정에서 발생할 진동을 방지하여 배가스의 온도를 효과적으로 낮출 수 있고, 냉각수 절약과 펌프의 양정 단축에 따른 절전과 냉각수 펌프의 저양정화 설계가 가능하며, 배가스의 유량을 정밀도 높게 측정할 수 있는 배가스 온도저감장치를 제공하기 위해서, 배가스에 냉각수가 혼합된 후 스로트로 진입하여 압축될 무렵의 진동은 스로트의 후반부로 냉각수의 분사 위치를 변경하는 것으로 말끔히 해소하고, 노즐은 오리피스형으로 대체하여 냉가수 펌프의 양정 부담을 배가스에게 분담시켜 작은 양정의 펌프로도 배가스의 온도를 차질없이 설계치대로 낮출 수 있게 하며, 벤츄리형 온도저감장치에 벤츄리형 유량측정장치를 접목하여 배가스의 온도저감과 배가스의 정밀유량측정을 동시적으로 수행할 수 있게 구성한 배가스 온도저감장치를 특징으로 한 것이다.

Description

배가스 온도저감장치{DEVICE FOR LOWERING TEMERATURE OF EXHAUST GAS}

본 발명은 배열회수보일러 등에서 배출되는 배가스의 유량을 정밀도 높게 측정할 수 있고, 냉각수의 절감과 냉각수 펌프의 양정설계부담을 덜 수 있게 한 배가스 온도저감장치에 관한 것이다.

화력을 열원으로 사용하는 산업설비나 엔진에서 배출되는 고온의 배가스를 현장의 다른 설비에서 요구하는 수준 또는 대기오염을 줄일 목적으로 온도를 낮춰 배출하는데 쓰이는 배가스 온도저감장치는 오리피스형과 벤츄리형이 대세이다.

알려진 배가스 온도저감장치에 관한 선행기술을 소개하면 다음과 같다.

오리피스형 배가스 온도저감장치는 스로트에 외기 유입용 기공을 뚫고 조절공이 천공된 링을 적절히 회전시켜 냉기의 유입량을 조절, 배가스의 온도를 낮추는 등록특허 10-1240613호와 배가스의 유량에 따라 외기가 유입되어 냉각시켜 배출하는 공개특허공보 10-2009-86250호, 공개특허공보 10-2010-32546호에서 확인할 수 있고, 벤츄리형 배가스 온도저감장치는 배기통로 상에 설치된 벤츄리로 냉각수를 뿜어 혼합한 후 확산되어 나가는 과정에서 증기 생산과 함께 온도를 떨어뜨리는 등록특허 10-751036호를 통해 개념을 파악할 수 있다. 벤츄리형 배가스 온도저감장치의 경우 냉각수는 스로트의 앞쪽에 위치한 축압부의 전방에서 살포된다.

본 발명의 관심은 벤츄리형 온도저감장치이다.

도 1에서와 같이, 냉각수 노즐(1)에서 분사되는 냉각수는 벤츄리(2)의 축압부(3)를 지나면서 축압되다가 스로트(4)로 접어들어 최대밀도로 압축되는 과정에서 진동과 소음이 발생한다.

배가스의 흐름이 혼류로 바뀌는 과정에서 발생하는 난기류의 영향 때문이다. 이때의 진동은 배가스 온도저감장치에 차압을 이용한 유량측정기능을 부여하고 싶어도 유량측정에 악영향을 끼치기 때문에 곤란하다. 정밀 유량측정은 더더욱 기대하기 어렵다.

도 2는 차압으로 유량을 측정하는 벤츄리형 유량측정장치의 전형을 예시한 것이다. 축압부(3a)의 전방에는 평압 측정용 도압관(5)이 그리고 스로트(4a)에는 최저압 측정용 도입관(6)이 설치되어 있는데, 축압부(3a)에서 확산부(7) 방향으로 흘러나가는 배가스를 도압관(5)에서 감지되는 유압과 도입관(6)에서 감지되는 유입과의 차이를 유량으로 환산하여 배가스의 유량을 측정한다.

이 같은 벤츄리형 차압유량계로는 배가스의 온도를 조절(냉각)할 수가 없다. 배가스의 냉각을 유도하는데 필요한 냉각수 또는 외기를 벤츄리로 도입할 수단이 결여되었기 때문이다.

반면, 벤츄리형 배가스 온도저감장치는 도압관이 없어 배가스의 유량을 측정할 수 없다.

본 발명의 목적은 배가스가 냉각수에 의해 냉각되는 과정에서 발생할 진동을 방지하여 배가스의 온도를 효과적으로 낮출 수 있는 배가스 온도저감장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 냉각수 절약과 펌프의 양정 단축에 따른 절전과 냉각수 펌프의 저양정화 설계가 가능한 배가스 온도저감장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 배가스의 유량을 정밀도 높게 측정할 수 있는 배가스 온도저감장치를 제공하려는 것이다.

벤츄리형 온도저감장치와 벤츄리형 유량측정장치를 절충하여 상기한 기술적 과제를 구현할 수 있는 배가스 온도저감장치가 본 발명의 요체다.

풀어 말하자면, 배가스에 냉각수가 혼합된 후 스로트로 진입하여 압축될 무렵의 진동은 스로트의 후반부로 냉각수의 분사 위치를 변경하는 것으로 말끔히 해소하고, 노즐은 오리피스형으로 대체하여 냉각수 펌프의 양정 부담을 배가스에게 분담시켜 작은 양정의 펌프로도 배가스의 온도를 차질없이 설계치대로 낮출 수 있게 하며, 나아가 벤츄리형 온도저감장치에 벤츄리형 유량측정장치를 접목하여 배가스의 온도저감과 배가스의 정밀유량측정을 동시적으로 수행할 수 있게 구성한 배가스 온도저감장치를 제안한다.

본 발명의 배가스 온도저감장치를 활용하면 고온의 배가스를 효율적으로 냉각할 수 있다.

본 발명에 적용된 오리피스형 냉각수 노즐은 냉각수의 분사력 중 일부가 배가스에 할애됨으로써 냉각수 펌프의 부담이 덜어지고, 이에 따라 냉각수 펌프의 소형화 설계, 즉 저양정 저전력형 설계도 가능해진다.

또, 냉각수 노즐의 분사단이 저압 측정용 도입관을 지난 후인 벤츄리의 말미에 위치하므로 배가스나 냉각수가 뒤섞이면서 진동이 발생하는 벤츄리의 초입부와는 무관해 차압을 이용한 배가스의 유량측정을 정밀하게 측정할 있다.

도 1은 종래 벤츄리형 배가스 온도저감장치의 개념도
도 2는 벤츄리형 유량측정장치의 개념도
도 3은 본 발명에 의한 배가스 온도저감장치(정밀유량측정 가능형)의 구조도

본 발명의 기술적 사상을 간단 명료하게 보여주는 것이 도 3이다.

이 그림에서, 배가스관(15) 상에 냉각수 노즐(8)과 벤츄리(9), 그리고 평압 측정용 도압관(10)과 최저압 측정용 스로트 도압관(11)이 있다.

냉각수 노즐(8)은 오리피스형이며, 그 유입단(12)의 중심은 배가스관(15)의 중심을 지나는 축선상에 놓였다. 냉각수 노즐(8)의 부위별 단면적에 차이가 있더라도 벤츄리(9)의 축압부에 닿기 전에는 배가스의 흐름이 바뀌지 않는 구조인 것이다. 이 덕에 배가스의 유량측정을 차질없이 행할 수 있다.

오리피스의 원리에 순응하여 냉각수가 뿌려지면 냉각수를 강제로 뿜어 댈 펌프의 양정 부담이 감소된다. 배가스의 유속이 가속되면서 냉각수를 빨아내 뿌려지는 힘이 보태져서 냉각수 펌프의 부담을 덜어주기 때문이다. 냉각수 펌프의 소형화 설계, 절전형 설계가 가능해지는 대목이다.

평압 감지부인 배가스관(15)과, 최저압 감지부인 스로트(14)에 개별적으로 갖춰진 도압관(10)(11)은 차압형 유량측정장치의 전형이다. 여기에 냉각수 노즐(8)이 더해지니 배가스의 온도저감과 배가스의 유량측정이라는 동시적 목적은 저절로 달성된다.

그럼에도 배가스의 평압 측정에는 지장이 없다. 평압 측정용 도압관(10)의 후위에 냉각수 노즐(8)이 위치하기 때문이다.

다음으로 생각할 것은 냉각수로 배가스가 냉각되면서 혼합될 무렵에 일어날 개연성이 농후한 진동이다. 냉각수 노즐(8)의 노즐단(13)이 스로트측 도압관(11)의 후위에 위치한다. 스로트(14)는 벤츄리(9)에서 배가스의 최저압, 최고속 흐름구간이다. 이러한 스로트(14)에서 최저압측 유량을 측정하기 위한 도압관(11)의 후위에 위치하는 노즐단(13)은 배가스와 냉각수의 혼합이 압축과정이 생략되고도 혼합이 완벽하게 이뤄지는 것을 의미한다.

배가스에 냉각수가 혼합되는 과정에서 혼류가 일어나더라도 혼류구간이 극히 짧은데다 배가스의 최저압측 유량이 감지된 스로트측 도압관(11)을 지난 후인지라 혼류로 인해 진동이 발생하더라도 최저압측 유량측정과는 무관하다. 그래서, 배가스가 냉각수에 냉각되더라도 유량측정치는 변함이 없다. 차압을 이용한 배가스의 유량측정정밀도 향상이 기대되는 이유이다.

벤츄리형 배가스 온도저감장치의 오리피스형 냉각수 노즐의 도입과 차압을 이용하여 배가스의 유량을 측정하는 벤츄리형 배가스 유량측정장치의 결합이 단순해 보일지는 모르지만, 유관 분야에 대한 기술적 애로를 극복하려는 부단한 노력의 산물이며, 그래서 값진 평가에 거는 기대가 크다.

본 발명의 효과는 앞에서 밝혔듯 의도한 것 외에도 펌프의 양정 단축에 따른 냉각수 수급계의 관로 단축, 설비 시공단계에서의 노력 아낌, 배가스 온도저감장치의 유량측정장치 수용에 따른 설비 점유면적의 축소 설계 및 유관 배관의 배제 설계와 그에 따른 제반 비용의 절감에 거는 기대도 크다.

8: 오리피스형 냉각수 노즐
9: 벤츄리
10: 평압 측정용 도압관
11: 최저압 측정용 도압관
13: 노즐단
14: 스로트
15: 배가스관

Claims (2)

1. 축압부의 전방에 설치된 냉각수 노즐로 벤츄리측에 냉각수를 살포하여 배가스와 혼합 압축 확산시켜 배출하고, 상기 벤츄리에 이르기 전의 배가스관측에는 배가스의 평압 측정용 도압관이, 그리고 상기 벤츄리의 스로트측에는 배가스의 최저압 측정용 도압관이 설치된 벤츄리형 배가스 온도저감장치에 있어서,
   냉각수 노즐이 오리피스형이고, 오리피스형 냉각수 노즐의 노즐단은 상기 벤츄리의 스로트 말미에 위치시킨 것을 특징으로 하는 배가스 온도저감장치.
2. 삭제

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