KR101639980B1 - 싸이클론 장치 - Google Patents

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KR101639980B1
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Abstract

본 발명은 유동상 보일러 설비에 포함되는 싸이클론 장치에 있어서, 원통형상의 실린더 형상으로 일측에 연소재와 공기가 유입되는 유입부, 유입부의 하단과 연결되고, 상부에서 하부로 갈수록 외주면이 점진적으로 줄어드는 형상을 가지는 제1 몸체, 제1 몸체의 하부에 배치되며, 상부에서 하부로 갈수록 외주면이 점진적으로 줄어드는 형상을 가진 적어도 하나의 중간몸체, 중간몸체 중 최하부에 위치한 몸체에 결합되며, 유동상 보일러 설비로 연소재가 배출되는 배출부, 제1 몸체 내지 중간몸체 상부 끝단에 형성되는 상플랜지부 및 제1 몸체 내지 중간몸체에 형성되며, 하부 끝단보다 상측으로 소정의 간격을 두고 높게 형성되는 하플랜지부를 포함하고, 제1 몸체 및 중간몸체 하부 끝단의 외주면이 제1 몸체 내지 중간몸체의 하부에 인접하는 몸체의 내측으로 내삽되고, 하플랜지부와 인접한 상플랜지부가 밀착되는 것을 특징으로 하는 싸이클론 장치에 관한 것이다.

Description

싸이클론 장치{CYCLONE EQUIPMENT}
본 발명은 싸이클론 장치에 관한 것으로, 특히 유동상 보일러 장치의 구성설비인 기체와 고체를 분리하는 싸이클론으로 몸체가 원뿔형상의 모양으로 형성되고, 강한 선회력이 형성되어 슬러지와 공기와의 혼합이 촉진되며, 부품의 교체가 가능한 싸이클론 장치에 관한 것이다.
유동상 보일러는 크게 석탄 및 석회석 투입장치, 사일로, 연소용 공기의 공급을 위한 설비, 연소실, 사이클론, 고체 재순환부(Reteun leg), 백패스(Back pass : 대류전열관부), 선택적 촉매 환원장치(SCR), 집진 설비(ESP), 굴뚝 및 기타 부대설비로 구성되어 있다.
유동상 보일러는 소각로 내에 유동사 등의 유동매체를 넣고 소각로 하부 유동브로와에 의해 2,000~3,500mmAq의 고압의 연소공기를 노즐을 통해 분사하여 유동사가 유동하여 유동층을 형성하고, 유동사를 600~800℃의 고온상태에서 유지한 상태에서 소각대상폐기물을 투입하여 순간적으로 건조, 소각하게 된다.
소각 후 잔재는 유동사와 함께 하부로 배출하여 소각잔재만 분리배출하고 유동사는 다시 소각로 투입하며 유동사의 손실을 최소화 한다.
유동상 소각로는 생활폐기물, 산업폐기물, 슬러지 등이 투입된다.
유동상 소각로는 일정한 크기의 폐기물 투입이 유리하며 필요 시 사전처리가 필요하다. 또한, 연소속도가 빠르고, 소각시간이 짧아 소각로가 컴팩트하다. 또한, 기계적인 구동부분이 없어 유지관리가 용이하다. 유동사 축열량이 많아서 일시정지 후 정상가동 시까지의 시간이 짧다. 석회 또는 반응물질을 유동사에 혼입시켜 노내에서 산성가스의 제거가 가능하다.
유동상 소각로는 유동사의 손실을 보충해야 한다. 또한, 과잉공기량이 작아 배출가스량이 작으나 분진배출량은 많은 단점이 있다.
싸이클론은 소각로 또는 화로 출구에 설치된다. 싸이클론에서는 연소배기가스에 수반되는 입자(베드재)가 분리 포집되며, 포집된 베드재는 싸이클론 바닥부에 설치한 외부 열교환기를 통해 소각로 또는 화로로 돌아간다. 외부 열교환기는 유동층식 강관형 열교환기가 사용될 수 있다.
일반적으로, 싸이클론은 구조가 간단하여 고온에서도 안정적으로 싸이클론 원리를 이용하여 공기 중에 포함된 고체입자와 기체입자를 분리하는 장치이다.
싸이클론은 고체입자를 포함한 공기를 하강시키는 선회류가 형성되도록 본체 내부로 가스를 유입시킴으로써 가스 내의 고체입자가 원심력을 얻어 선회류를 벗어나 본체 내벽과 충돌하여 고체입자와 기체입자가 분리되는 원리를 이용한 장치이다.
이러한 싸이클론은 구조가 간단하고 설치비 및 유지비가 저렴하여 공기 중에 포함된 고체입자와 기체입자를 제거하는 데 많이 사용되고 있다.
싸이클론은 연소재, 모래 같은 재료가 원심력에 의해 회오리 모양으로 회전되면서 하부의 배출부로 배출된다. 이에 따라, 내측 부위에 마모가 발생하고, 구멍이 나게 되는 문제점이 있었다. 통상적으로, 마모가 발생하는 시점은 설비가 가동을 시작한 후 약 2년이다.
일반적인 싸이클론은 일체형으로 제작되어, 마모 발생 시 싸이클론을 전체 교체 및 수리한다. 교체 및 수리 시 유동상 소각로 설비는 가동이 중지되고, 이에 따라 많은 경제적 비용이 발생하는 문제점이 있었다. 유동상 소각로 설비 중지 시 1일 약 3천만원~4천만원정도의 손실비용이 발생한다.
일체형 싸이클론은 제작기간이 약 45일 정도 소요되고, 교체하는데 약 7일정도 소요된다.
또한, 일반적인 싸이클론은 하독스(HARDOX) 철판과 일반 철판 재질로 구성되어 수명이 적었다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 싸이클론 장치의 내구성 및 안정성을 향상시킬 수 있는 기술이 모색되었다.
종래의 기술로 한국등록특허공보 특0125893호(발명의 명칭: 사이클론 방식을 이용한 폐기물 소각방법 및 장치)와 같은 발명이 제안되었다.
본 발명의 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 특히 유동상 보일러 장치의 구성설비인 기체와 고체를 분리하는 싸이클론으로 몸체가 원뿔형상의 모양으로 형성되고, 강한 선회력이 형성되어 슬러지와 공기와의 혼합이 촉진되며, 부품의 교체가 가능한 싸이클론 장치를 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 유동상 보일러 설비에 포함되는 싸이클론 장치에 있어서, 원통형상의 실린더 형상으로 일측에 연소재와 공기가 유입되는 유입부; 상기 유입부의 하단과 연결되고, 상부에서 하부로 갈수록 외주면이 점진적으로 줄어드는 형상을 가지는 제1 몸체; 상기 제1 몸체의 하부에 배치되며, 상부에서 하부로 갈수록 외주면이 점진적으로 줄어드는 형상을 가진 적어도 하나의 중간몸체; 상기 중간몸체 중 최하부에 위치한 몸체에 결합되며, 유동상 보일러 설비로 연소재가 배출되는 배출부; 상기 제1 몸체 내지 중간몸체 상부 끝단에 형성되는 상플랜지부; 및 상기 제1 몸체 내지 중간몸체에 형성되며, 하부 끝단보다 상측으로 소정의 간격을 두고 높게 형성되는 하플랜지부;를 포함하고, 상기 제1 몸체 및 중간몸체 하부 끝단의 외주면이 제1 몸체 내지 중간몸체의 하부에 인접하는 몸체의 내측으로 내삽되고, 상기 하플랜지부와 인접한 상기 상플랜지부가 밀착되는 것을 특징으로 하는 싸이클론 장치를 제공할 수 있다.
상기 상플랜지부의 하측 또는 상기 하플랜지부의 상측에 형성되는 적어도 하나의 보강부재;를 더 포함할 수 있다.
상기 배출부측에 있는 상기 중간몸체 내측에 형성되어, 상기 연소재의 배출 속도를 감속시키는 브레이커;를 더 포함할 수 있다.
상기 브레이커는 일측에 형성된 홈과 돌기가 물결 모양으로 형성되거나, 일측에 형성된 홈과 돌기가 빗 모양으로 형성될 수 있다.
상기 제1 몸체 또는 상기 중간몸체의 외주면에 형성되어, 냉각유체가 흐르는 냉각층; 및 상기 냉각층 상측에 형성되어, 상기 냉각층에 냉각유체를 공급하는 냉각유체 투입부; 상기 냉각층 하측에 형성되어, 뜨거워진 냉각유체를 배출하는 냉각유체 배출부; 상기 냉각유체 배출부로 배출된 냉각유체를 상기 냉각유체 투입부로 순환시키는 순환관; 및 상기 냉각층 외면에 형성되어, 상기 냉각유체의 온도를 유지시키는 냉각유체 보온층;을 더 포함할 수 있다.
또한, 연소재와 공기가 공급되는 공급부; 원통형상의 실린더 형상으로 일측에 연소재와 공기가 유입되는 제1 유입부; 상기 제1 유입부의 하단과 연결되고, 상부에서 하부로 갈수록 외주면이 점진적으로 줄어드는 형상을 가지는 제1 몸체; 상기 제1 몸체의 하부에 배치되며, 상부에서 하부로 갈수록 외주면이 점진적으로 줄어드는 형상을 가진 적어도 하나의 중간몸체; 상기 중간몸체 하부에 형성되어, 유동상 보일러 설비로 연소재가 배출되는 배출부;를 포함하는 제1 싸이클론; 및 상기 제1 싸이클론과 같은 구조로 형성되는 제2 싸이클론;을 더 포함하고, 상기 제1 싸이클론 및 상기 제2 싸이클론은 병렬로 배치되고, 상기 제1 싸이클론의 제1 유입부 및 제2 싸이클론의 제2 유입부는 하나의 공급부와 연결되는 것을 특징으로 하는 싸이클론 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 싸이클론 장치는 마모되는 부위를 용이하게 교체할 수 있어, 수리기간이 단축되고, 수리비용이 절감되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 싸이클론 장치는 내마모성이 우수하여, 싸이클론 장치의 수명이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 싸이클론 장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 싸이클론을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 싸이클론을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 싸이클론의 분해 사시도.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 싸이클론의 측면도.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 싸이클론의 평면도.
도 7은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 싸이클론 장치를 나타낸 도면.
이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도 1 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 싸이클론 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 싸이클론을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 싸이클론을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 싸이클론의 분해 사시도이며, 도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 싸이클론의 측면도이고, 도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 싸이클론의 평면도이다.
도 1 내지 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 싸이클론 장치는 제1 싸이클론(1), 제2 싸이클론(2), 제1 유입부(10), 제1 유입구(11), 제2 유입부(20), 제2 유입구(21), 공급부(30), 덕트(40), 배출부(60), 제1 몸체(100), 제2 몸체(200), 제3 몸체(300), 제4 몸체(400), 중간몸체, 제1 유입부 하플랜지(600), 제1 상플랜지(610), 제1 하플랜지(620), 제2 상플랜지(630), 제2 하플랜지(640), 제3 상플랜지(650), 제3 하플랜지(660), 제4 하플랜지(670), 제4 상플랜지(680), 제1 결합부(710), 제2 결합부(720), 제3 결합부(730), 제4 결합부(740), 제5 결합부(750), 제1 보강부재(810), 제2 보강부재(820), 제3 보강부재(830), 제4 보강부재(840), 제5 보강부재(850), 제6 보강부재(860), 제7 보강부재(870), 제8 보강부재(880), 제L 보강부재(890), 브레이커(900), 도어부(910) 및 거치대 프레임(1000)을 포함할 수 있다.
제1 싸이클론(1)은 보일러 설비에 연소재를 투입하는 설비이다. 제1 싸이클론(1)은 제1 유입부(10), 제1 유입구(11), 덕트(40), 배출부(60), 제1 몸체(100), 제2 몸체(200), 제3 몸체(300), 제4 몸체(400), 중간몸체, 제1 결합부(710), 제2 결합부(720), 제3 결합부(730), 제4 결합부(740) 및 제5 결합부(750)를 포함할 수 있다.
또한, 제1 싸이클론(1)은 제1 유입부(10), 제1 유입구(11), 배출부(60), 제1 몸체(100), 제2 몸체(200) 및 제2 결합부(720)로 구성될 수 있다.
공급부(30)는 싸이클론 장치에 연소재, 공기 또는 모래를 공급할 수 있다
여기에서, 연소재는 연소배기가스에 수반되는 입자(베드재)가 포함된다.
참고로, 연소재는 기체 중에 떠다닐만큼 비중이 가벼운 연소재와 가벼운 연소재보다 상대적으로 무거운 연소재로 구분될 수 있다.
제1 유입부(10)는 원통형상의 실린더 형상으로 형성될 수 있다. 제1 유입부(10)는 일측에 연소재와 공기가 유입될 수 있다. 제1 유입부(10)는 제1 유입구(11)를 포함할 수 있다. 제1 유입부(10)는 고체입자 및 기체입자와 고체입자와 기체입자를 분리시키고자 하는 함진가스가 유입될 수 있다.
제1 유입구(11)는 공급부(30)와 연결될 수 있다.
배출부(60)는 싸이클론 장치의 하부에 설치되는 외부 열교환기 또는 유동상 보일러 설비(도면 미도시)로 연소재 또는 모래가 배출되도록 형성될 수 있다. 배출부(60)는 덕트(40)가 빨아들이는 기체나 가벼운 미세연소재보다 무거운 연소재가 배출되는 곳이다. 배출부(60)는 제2 몸체(200) 하단에 형성될 수 있다. 또한, 배출부(60)는 중간몸체의 하부에 형성될 수 있다. 배출부(60)는 제2 몸체(200) 또는 중간몸체의 하부에서 분리된 고체입자 및 무거운 연소재가 모일 수 있다.
덕트(40)는 제1 유입부(10) 및 제2 유입부(20) 상부 중앙에 형성된 구멍에 형성될 수 있다. 덕트(40)는 원기둥 형상으로 형성될 수 있다. 덕트(40)는 제1 유입부(10) 및 제2 유입부(20)의 상부에 수직방향으로 형성될 수 있다. 덕트(40)는 제1 유입부(10) 및 제2 유입부(20)의 내부로 일정 길이만큼 삽입될 수 있다. 예를 들어, 덕트(40)는 제1 유입부(10) 및 제2 유입부(20)의 내부로 20cm~1m만큼 삽입되어 있어, 덕트(40)와 제1 유입부(10), 제2 유입부(20) 또는 제1 몸체(100)의 내부 사이에서 함진가스의 고체입자 및 기체입자가 회전할 수 있고, 제1 몸체(100), 중간몸체, 제2 몸체(200), 제3 몸체(300) 또는 제4 몸체(400)에서 분리된 기체입자가 제1 유입부(10), 제2 유입부(20) 또는 제1 몸체(100)의 중심부를 통해 상승하여 외부로 배출되는 역할을 수행할 수 있다.
덕트(40)는 제1 몸체(100), 중간몸체, 제2 몸체(200), 제3 몸체(300) 또는 제4 몸체(400)의 내부로 상승되는 미세입자와 분리된 공기를 외부로 배출시키는 역할을 한다.
참고로, 순환유동층 보일러의 공기/가스 계통의 흐름은 연소실로부터 가열된 배기가스가 싸이클론과 싸이클론 상부의 덕트(40)에서 열을 회수하고, 대류전열관부(도면 미도시)를 지나면서 열 교환을 하고, 2차 절탄기 이후에 NoX 제거 장치인 SCR을 지나, 다시 1차 절탄기와 공기예열기를 지나고 집진기를 거쳐 굴뚝으로 빠져나간다.
덕트(40)는 열을 회수하는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 덕트(40)는 모래나 무거운 고체 연소재보다 휠씬 가벼운 미세입자나 미세 연소재를 빨아들일 수 있다.
제1 몸체(100)는 제1 유입부(10) 하단과 연결될 수 있다. 제1 몸체(100)는 상부에서 하부로 갈수록 외주면이 점진적으로 줄어드는 형상으로 형성될 수 있다.
중간몸체는 제2 몸체(200), 제3 몸체(300) 또는 제4 몸체(400)를 포함할 수 있다. 중간몸체는 적어도 하나 이상으로 형성될 수 있다.
제2 몸체(200)는 제1 몸체(100) 하단과 연결될 수 있다. 제2 몸체(200)는 상부에서 하부로 갈수록 외주면이 점진적으로 줄어드는 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 중간몸체는 제1 몸체(100)와 제2 몸체(200) 사이에 형성될 수 있다. 중간몸체는 제1 몸체(100)의 하단과 연결될 수 있다. 중간몸체는 제2 몸체(200)의 상단과 연결될 수 있다. 중간몸체는 상부에서 하부로 갈수록 외주면이 점진적으로 줄어드는 형상으로 형성될 수 있다.
중간몸체는 제2 몸체(200), 제3 몸체(300) 또는 제4 몸체(400)를 포함할 수 있다. 중간몸체는 복수개로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 싸이클론 장치는 중간몸체가 제2 몸체(200), 제3 몸체(300) 및 제4 몸체(400)로 구성된 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
제3 몸체(300)는 제1 몸체(100) 하단과 연결될 수 있다. 제3 몸체(300)는 상부에서 하부로 갈수록 외주면이 점진적으로 줄어드는 형상으로 형성될 수 있다.
제4 몸체(400)는 제3 몸체(300) 하단과 연결될 수 있다. 또한, 제4 몸체(400)는 제2 몸체(200) 상단과 연결될 수 있다. 제4 몸체(400)는 상부에서 하부로 갈수록 외주면이 점진적으로 줄어드는 형상으로 형성될 수 있다.
제1 몸체(100), 중간몸체, 제2 몸체(200), 제3 몸체(300) 또는 제4 몸체(400)는 분리 및 조립되도록 형성될 수 있다.
이에 따라, 제1 몸체(100), 제2 몸체(200), 제3 몸체(300) 및 제4 몸체(400) 중 마모 또는 구멍이 발생한 부위에 해당하는 몸체만을 교체함으로써, 유동상 보일러 소각설비의 가동 중지시간을 최소화시킬 수 있다.
이처럼, 싸이클론 장치의 일부분만을 교체할 수 있어, 교체에 따른 비용을 절감시킬 수 있는 효과가 매우 크다.
제1 몸체(100), 중간몸체, 제2 몸체(200), 제3 몸체(300) 또는 제4 몸체(400)는 제1 유입부(10) 및 제2 유입부(20)로 유입되는 함진가스의 고체입자 및 기체입자가 일정한 반경으로 제1 몸체(100), 중간몸체, 제2 몸체(200), 제3 몸체(300) 또는 제4 몸체(400)의 원주방향을 따라 회전하며 하강할 수 있다.
또한, 제1 몸체(100), 중간몸체, 제2 몸체(200), 제3 몸체(300) 또는 제4 몸체(400)가 조립되는 경우, 전체의 형상은 하부로 갈수록 반경이 좁아지는 원뿔 형상으로 형성될 수 있다.
제1 몸체(100), 중간몸체, 제2 몸체(200), 제3 몸체(300) 또는 제4 몸체(400)는 하부로 갈수록 회전반경이 줄어드는 원뿔 형상으로 형성되어 제1 유입부(10) 및 제2 유입부(20)에서 유입된 함진가스의 고체입자와 기체입자가 분리될 수 있다. 이때, 제1 몸체(100), 중간몸체, 제2 몸체(200), 제3 몸체(300) 또는 제4 몸체(400)가 조립되고, 줄어드는 회전반경에 따라 하부에 위치한 몸체의 중심 압력이 급격하게 감소되어 함진가스의 고체입자 또는 무거운 연소재는 원심력과 중력에 의해 배출부(60)로 하강하여 배출되고, 몸체의 중심부에 형성된 낮은 압력에 의해 함진가스의 기체입자 또는 가벼운 연소재는 덕트(40)를 통해 유출될 수 있다.
상플랜지부는 제1 상플랜지(610), 제2 상플랜지(630), 제3 상플랜지(650) 및 제4 상플랜지(680)을 포함할 수 있다.
하플랜지부는 제1 하플랜지(620), 제3 하플랜지(660) 및 제4 하플랜지(670)을 포함할 수 있다.
제1 결합부(710)는 제1 유입부(10)와 제1 몸체(100)가 결합되는 부위이다. 제1 결합부(710)는 제1 유입부 하플랜지(600) 및 제1 상플랜지(610)를 포함할 수 있다. 제1 결합부(710)는 제1 유입부 하플랜지(600)와 제1 상플랜지(610)가 밀착될 수 있다.
제1 유입부 하플랜지(600)는 제1 유입부(10) 하부 끝단에 형성될 수 있다.
제1 상플랜지(610)는 제1 몸체(100) 상부 끝단에 형성될 수 있다.
제2 결합부(720)는 제1 몸체(100)와 제2 몸체(200)가 결합되는 부위이다. 제2 결합부(720)는 제1 하플랜지(620) 및 제2 상플랜지(630)를 포함할 수 있다. 제2 결합부(720)는 제1 하플랜지(620)와 제2 상플랜지(630)가 밀착될 수 있다. 제2 결합부(720)는 제1 몸체(100) 하부 끝단의 외주면이 제2 몸체(200)의 내측으로 내삽되도록 형성될 수 있다.
제1 하플랜지(620)는 제1 몸체(100) 하부 끝단보다 상측으로 소정의 간격을 두고 높게 형성될 수 있다.
제2 상플랜지(630)는 제2 몸체(200) 상부 끝단에 형성될 수 있다.
제3 결합부(730)는 제1 몸체(100)와 중간몸체가 결합되는 부위이다. 또한, 제3 결합부(730)는 제1 몸체(100)와 제3 몸체(300)가 결합되는 부위이다. 제3 결합부(730)는 제1 하플랜지(620) 및 제3 상플랜지(650)를 포함할 수 있다. 제3 결합부(730)는 제1 하플랜지(620) 와 제3 상플랜지(650)가 밀착될 수 있다. 제3 결합부(730)는 제1 몸체(100) 하부 끝단의 외주면이 중간몸체의 내측으로 내삽되도록 형성될 수 있다.
제1 하플랜지(620)는 제1 몸체(100) 하부 끝단보다 상측으로 소정의 간격을 두고 높게 형성될 수 있다.
제3 상플랜지(650)는 중간몸체 상부 끝단에 형성될 수 있다. 또한, 제3 상플랜지(650)는 제3 몸체(300) 상부 끝단에 형성될 수 있다.
제4 결합부(740)는 제2 몸체(200)와 중간몸체가 결합되는 부위이다. 또한, 제4 결합부(740)는 제2 몸체(200)와 제4 몸체(400)가 결합되는 부위이다. 제4 결합부(740)는 제3 하플랜지(660) 및 제2 상플랜지(630)를 포함할 수 있다. 제4 결합부(740)는 제3 하플랜지(660)와 제2 상플랜지(630)가 밀착될 수 있다. 제4 결합부(740)는 중간몸체 하부 끝단의 외주면이 제2 몸체(200)의 내측으로 내삽되도록 형성될 수 있다. 또한, 제4 결합부(740)는 제4 몸체(400) 하부 끝단의 외주면이 제2 몸체(200)의 내측으로 내삽되도록 형성될 수 있다.
제3 하플랜지(660)는 중간몸체의 하부 끝단보다 상측으로 소정의 간격을 두고 높게 형성될 수 있다. 또한, 제3 하플랜지(660)는 제4 몸체(400)의 하부 끝단보다 상측으로 소정의 간격을 두고 높게 형성될 수 있다.
제2 상플랜지(630)는 제2 몸체(200) 상부 끝단에 형성될 수 있다.
제5 결합부(750)는 제3 몸체(300)와 제4 몸체(400)가 결합되는 부위이다. 제5 결합부(750)는 제4 하플랜지(670) 및 제4 상플랜지(680)를 포함할 수 있다. 제5 결합부(750)는 제4 하플랜지(670) 와 제4 상플랜지(680)가 밀착될 수 있다. 제5 결합부(750)는 제3 몸체(300) 하부 끝단의 외주면이 제4 몸체(400)의 내측으로 내삽되도록 형성될 수 있다.
제4 하플랜지(670)는 제3 몸체(300)의 하부 끝단보다 상측으로 소정의 간격을 두고 높게 형성될 수 있다.
제4 상플랜지(680)는 제4 몸체(400) 상부 끝단에 형성될 수 있다.
제2 하플랜지(640)는 배출부(60)가 위치한 제2 몸체(200)의 하단에 형성될 수 있다. 제2 하플랜지(640)는 유동상 보일러 설비(도면 미도시)의 일측과 밀착될 수 있다.
제1 보강부재(810)는 제1 유입부 하플랜지(600)의 상측에 형성될 수 있다. 또한, 제1 보강부재(810)는 제1 유입부(10)의 일측과 연결될 수 있다. 이에 따라, 제1 유입부 하플랜지(600)에 전달되는 하중을 보강하는 역할을 할 수 있다.
제2 보강부재(820)는 제1 상플랜지(610)의 하측에 형성될 수 있다. 또한, 제2 보강부재(820)는 제1 몸체(100)의 일측과 연결될 수 있다. 이에 따라, 제1 상플랜지(610)에 전달되는 하중을 보강하는 역할을 할 수 있다.
제3 보강부재(830)는 제1 하플랜지(620)의 상측에 형성될 수 있다. 또한, 제3 보강부재(830)는 제1 몸체(100)의 일측과 연결될 수 있다. 이에 따라, 제1 하플랜지(620)에 전달되는 하중을 보강하는 역할을 할 수 있다.
제4 보강부재(840)는 제2 상플랜지(630)의 하측에 형성될 수 있다. 또한, 제4 보강부재(840)는 제2 몸체(200)의 일측과 연결될 수 있다. 이에 따라, 제2 상플랜지(630)에 전달되는 하중을 보강하는 역할을 할 수 있다.
제L 보강부재(890)는 배출부(60)가 위치한 제2 몸체(200)의 하단에 형성된 제2 하플랜지(640)의 상측에 형성될 수 있다. 제L 보강부재(890)는 원뿔형상의 싸이클론 장치에서 면적이 가장 작은 하단부분에 형성되어, 싸이클론 장치가 유동상 보일러 설비와 결합될 때의 하중을 버티도록 보강하는 역할을 할 수 있다.
제5 보강부재(850)는 제3 상플랜지(650)의 하측에 형성될 수 있다. 제5 보강부재(850)는 중간몸체의 일측과 연결될 수 있다. 또한, 제5 보강부재(850)는 제3 몸체(300)의 일측과 연결될 수 있다. 이에 따라, 제3 상플랜지(650)에 전달되는 하중을 보강하는 역할을 할 수 있다.
제6 보강부재(860)는 제3 하플랜지(660)의 상측에 형성될 수 있다. 제6 보강부재(860)는 중간몸체의 일측과 연결될 수 있다. 또한, 제6 보강부재(860)는 제4 몸체(400)의 일측과 연결될 수 있다. 이에 따라, 제3 하플랜지(660)에 전달되는 하중을 보강하는 역할을 할 수 있다.
제7 보강부재(870)는 제4 하플랜지(670)의 상측에 형성될 수 있다. 제7 보강부재(870)는 중간몸체의 일측과 연결될 수 있다. 또한, 제7 보강부재(870)는 제3 몸체(300)의 일측과 연결될 수 있다. 이에 따라, 제4 하플랜지(670)에 전달되는 하중을 보강하는 역할을 할 수 있다.
제8 보강부재(880)는 제4 상플랜지(680)의 하측에 형성될 수 있다. 또한, 제8 보강부재(880)는 제4 몸체(400)의 일측과 연결될 수 있다. 이에 따라, 제4 상플랜지(680)에 전달되는 하중을 보강하는 역할을 할 수 있다.
브레이커(900)는 배출부(60)측에 있는 중간몸체 또는 제2 몸체(200)의 내측에 형성될 수 있다. 브레이커(900)는 연소재의 배출 속도를 감속시키는 역할을 할 수 있다.
또한, 브레이커(900)는 일측에 형성된 홈과 돌기가 물결 모양으로 형성되거나, 일측에 형성된 홈과 돌기가 빗 모양으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 물결 모양이나 빗 모양의 틈으로 연소재가 배출되면서, 브레이커(900)에 전달되는 연소재의 압력을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도어부(910)는 제1 몸체(100), 제2 몸체(200), 제3 몸체(300), 제4 몸체(400) 또는 중간몸체의 일측에 형성될 수 있다. 도어부(910)는 복수개로 형성될 수 있다. 제1 몸체(100), 제2 몸체(200), 제3 몸체(300), 제4 몸체(400) 또는 중간몸체 내부에 연소재 또는 이물질이 압축되어 연소재가 연소실에 공급이 되지 못하는 경우, 도어부(910)를 개방하여 제1 몸체(100), 제2 몸체(200), 제3 몸체(300), 제4 몸체(400) 또는 중간몸체 내부의 연소재 또는 이물질을 제거할 수 있다. 이처럼, 유동상 보일러 설비에 연소재 투입을 위한 작업의 편의성을 제공할 수 있는 효과가 있다.
제2 싸이클론(2)은 제1 싸이클론(1)과 같은 구조로 형성될 수 있다. 따라서, 제2 싸이클론의 세부적인 내용은 제1 싸이클론과 중복되는 내용이므로, 생략하기로 한다.
거치대 프레임(1000)은 제1 싸이클론(1) 및 제2 싸이클론(2)을 고정시켜주는 역할을 한다.
제1 싸이클론(1) 및 제2 싸이클론(2)의 재질은 철 또는 금속으로 형성될 수 있다. 또한, 철 또는 금속의 재질에 텅스텐봉을 이용한 내마모성 육성용접이 될 수 있다. 텅스텐봉을 이용한 육성용접을 통해 HRC(rockwell hardness C-scale) 52~60 경도를 가질 수 있다. 이에 따라, 제1 싸이클론(1) 및 제2 싸이클론(2)의 내마모성이 향상될 수 있다.
또한, 브레이커(900)를 제1 몸체(100), 제2 몸체(200), 제3 몸체(300), 제4 몸체(400) 또는 중간몸체에 텅스텐봉을 이용한 육성용접 통해 결합시킬 수 있다. 이에 따라, 브레이커(900)의 내마모성이 향상될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 싸이클론 장치는 제1 싸이클론(1) 및 제2 싸이클론(2)이 병렬로 배치될 수 있다.
또한, 제1 유입부(10) 및 제2 유입부(20)는 하나의 공급부(30)와 연결될 수 있다. 구체적으로, 제1 유입부(10)의 일측에 형성된 제1 유입구(11)와 제2 유입부(20)의 타측에 형성된 제2 유입구(21)가 공급부(30)와 연결될 수 있다.
이에 따라, 공급부(30) 하나를 이용하여, 두 개의 싸이클론에 연소재 및 공기 등을 투입할 수 있어 효율이 우수한 장점이 있다.
본원발명은 함진가스의 고체입자 및 무거운 연소재는 원심력과 중력에 의해 배출부(60)로 하강하여 배출되고, 제1 유입부(10) 및 제2 유입부(20)의 중심부에 형성된 낮은 압력에 의해 함진가스의 기체입자 또는 가벼운 연소재는 덕트(40)를 통해 외부나 다른 설비로 배출될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 싸이클론 장치를 나타낸 도면이다.
도 7에 도시된 본 발명의 제3 실시 예에 따른 싸이클론 장치는 도 1 내지 6과 대비하여, 냉각층(1100), 보온층(1200), 외주면(1300), 냉각유체 투입부(1400), 냉각유체 배출부(1500), 순환관(1600) 및 펌프(1700)가 추가로 형성되어 있는 것을 제외하고는 동일한 구성요소를 포함한다. 따라서, 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하고, 동일한 구성요소에 대한 중복된 설명은 생략하고, 변경된 구성요소를 중심으로 설명하기로 한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 싸이클론 장치는 제1 몸체(100), 제2 몸체(200), 제3 몸체(300), 제4 몸체(400), 중간몸체, 냉각층(1100), 보온층(1200), 외주면(1300), 냉각유체 투입부(1400), 냉각유체 배출부(1500), 순환관(1600), 펌프(1700) 및 덕트를 포함할 수 있다.
외주면(1300)은 제1 몸체(100), 제2 몸체(200), 제3 몸체(300), 제4 몸체(400) 또는 중간몸체의 바깥측을 이룬다.
냉각층(1100)은 제1 몸체(100), 제2 몸체(200), 제3 몸체(300), 제4 몸체(400) 또는 중간몸체의 외주면(1300) 바깥에 형성될 수 있다. 냉각층(1100)은 냉각유체가 흐를 수 있다.
참고로, 냉각유체는 냉동 작용을 하는 물질이다. 여기에서 냉각유체로 냉각수, 암모니아, 프레온, 메틸클로라이드 등이 사용될 수 있다. 또한, 액체 헬륨 및 액체 수소 등이 사용될 수 있다.
냉각유체로 액체 헬륨 및 액체 수소가 사용되는 경우, 냉각층(1100)의 내측에는 그래핀 옥사이드 0.1~5 중량부와 PVA(폴리비닐알코올) 95~99.9 중량부 및 증류수 100중량부가 혼합된 용액을 코팅하여, 냉각유체 차단을 위한 코팅막이 형성될 수 있다.
보온층(1200)은 냉각층(1100)의 외측에 형성될 수 있다. 보온층(1200)은 냉각층(1100)의 냉각유체의 온도를 유지시키는 역할을 할 수 있다. 보온층(1200)은 냉각유체의 차가운 에너지가 외부로 빠져나가지 못하도록 할 수 있다. 보온층(1200)은 코르코, 펠트, 글라스울, 석면, 포옴폴리스틸렌, 염질 섬유판, 석선, 암선, 계조토, 염기성 탄산마크네슘, 탄소섬유, 유리섬유 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
냉각유체 투입부(1400)는 냉각층(1100)의 상측에 형성될 수 있다. 냉각유체 투입부(1400)는 냉각층(1100)에 냉각유체를 공급할 수 있다.
냉각유체 배출부(1500)는 냉각층(1100)의 하측에 형성될 수 있다. 냉각유체 배출부(1500)는 냉각층(1100)의 하부로 갈수록 뜨거워진 냉각유체가 배출되는 곳이다.
순환관(1600)은 냉각유체 배출부(1500)로 배출된 냉각유체를 냉각유체 투입부(1400)로 순환시킬 수 있다.
펌프(1700)는 순환관(1600)에 구비될 수 있다. 펌프(1700)는 순환관(1600) 내부의 냉각유체의 압력을 조절할 수 있다.
제어부(도면 미도시)는 냉각유체 투입부(1400) 및 펌프(1700)와 연결될 수 있다. 제어부는 냉각유체 투입부(1400) 및 펌프(1700)의 온/오프 동작을 제어할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예에 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.
또한, 상기 도면들에 도시된 구성요소들은 설명의 편의상 확대 또는 축소되어 표시될 수 있으므로, 도면에 도시된 구성요소들의 크기나 형상에 본 발명이 구속되는 것은 아니며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1 : 제1 싸이클론
2 : 제2 싸이클론
10 : 제1 유입부
11 : 제1 유입구
20 : 제2 유입부
21 : 제2 유입구
30 : 공급부
40 : 덕트
60 : 배출부
100 : 제1 몸체
200 : 제2 몸체
300 : 제3 몸체
400 : 제4 몸체
600 : 제1 유입부 하플랜지
610 : 제1 상플랜지
620 : 제1 하플랜지
630 : 제2 상플랜지
640 : 제2 하플랜지
650 : 제3 상플랜지
660 : 제3 하플랜지
670 : 제4 하플랜지
680 : 제4 상플랜지
710 : 제1 결합부
720 : 제2 결합부
730 : 제3 결합부
740 : 제4 결합부
750 : 제5 결합부
810 : 제1 보강부재
820 : 제2 보강부재
830 : 제3 보강부재
840 : 제4 보강부재
850 : 제5 보강부재
860 : 제6 보강부재
870 : 제7 보강부재
880 : 제8 보강부재
890 : 제L 보강부재
900 : 브레이커
910 : 도어부
1000 : 거치대 프레임
1100 : 냉각층
1200 : 보온층
1300 : 외주면
1400 : 냉각유체 투입부
1500 : 냉각유체 배출부
1600 : 순환관
1700 : 펌프

Claims (6)

  1. 유동상 보일러 설비에 포함되는 싸이클론 장치에 있어서,
    원통형상의 실린더 형상으로 일측에 연소재와 공기가 유입되는 유입부;
    상기 유입부의 하단과 연결되고, 상부에서 하부로 갈수록 외주면이 점진적으로 줄어드는 형상을 가지는 제1 몸체;
    상기 제1 몸체의 하부에 배치되며, 상부에서 하부로 갈수록 외주면이 점진적으로 줄어드는 형상을 가진 적어도 하나의 중간몸체;
    상기 중간몸체 중 최하부에 위치한 몸체에 결합되며, 유동상 보일러 설비로 연소재가 배출되는 배출부;
    상기 제1 몸체 내지 중간몸체 상부 끝단에 형성되는 상플랜지부; 및
    상기 제1 몸체 내지 중간몸체에 형성되며, 하부 끝단보다 상측으로 소정의 간격을 두고 높게 형성되는 하플랜지부;를 포함하고,
    상기 제1 몸체 및 중간몸체 하부 끝단의 외주면이 제1 몸체 내지 중간몸체의 하부에 인접하는 몸체의 내측으로 내삽되고,
    상기 하플랜지부와 인접한 상기 상플랜지부가 밀착되고,
    상기 상플랜지부의 하측 또는 상기 하플랜지부의 상측에 형성되는 적어도 하나의 보강부재; 및
    상기 배출부측에 있는 상기 중간몸체 내측에 형성되어, 상기 연소재의 배출 속도를 감속시키는 브레이커;를 더 포함하고,
    상기 브레이커는 일측에 형성된 홈과 돌기가 물결 모양으로 형성되거나, 일측에 형성된 홈과 돌기가 빗 모양으로 형성되고,
    상기 싸이클론 장치는,
    록웰 경도 C 스케일(rockwell hardness C-scale) 52 내지 60 경도를 가지도록 금속 재질에 텅스텐봉을 이용한 내마모성 육성용접이 되며,
    상기 제1 몸체 또는 상기 중간몸체의 외주면에 형성되어, 냉각유체가 흐르는 냉각층;
    상기 냉각층 상측에 형성되어, 상기 냉각층에 냉각유체를 공급하는 냉각유체 투입부;
    상기 냉각층 하측에 형성되어, 뜨거워진 냉각유체를 배출하는 냉각유체 배출부;
    상기 냉각유체 배출부로 배출된 냉각유체를 상기 냉각유체 투입부로 순환시키는 순환관; 및
    상기 냉각층 외면에 형성되어, 상기 냉각유체의 온도를 유지시키는 냉각유체 보온층;을 더 포함하고,
    상기 냉각층의 내측은 냉각유체 차단시키도록 그래핀 옥사이드 0.1~5 중량부와 PVA(폴리비닐알코올) 95~99.9 중량부 및 증류수 100중량부가 혼합된 용액을 코팅한 코팅막이 형성되고,
    상기 냉각유체 보온층은,
    코르코, 펠트, 글라스울, 석면, 포옴폴리스틸렌, 염질 섬유판, 석선, 암선, 계조토, 염기성 탄산마크네슘, 탄소섬유, 유리섬유 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 싸이클론 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 연소재와 공기가 공급되는 공급부;
    원통형상의 실린더 형상으로 일측에 연소재와 공기가 유입되는 유입부;
    상기 유입부의 하단과 연결되고, 상부에서 하부로 갈수록 외주면이 점진적으로 줄어드는 형상을 가지는 제1 몸체;
    상기 제1 몸체의 하부에 배치되며, 상부에서 하부로 갈수록 외주면이 점진적으로 줄어드는 형상을 가진 적어도 하나의 중간몸체;
    상기 중간몸체 하부에 형성되어, 유동상 보일러 설비로 연소재가 배출되는 배출부; 및
    상기 배출부측에 있는 상기 중간몸체 내측에 형성되어, 상기 연소재의 배출 속도를 감속시키는 브레이커;를 더 포함하고,
    상기 브레이커는 일측에 형성된 홈과 돌기가 물결 모양으로 형성되거나, 일측에 형성된 홈과 돌기가 빗 모양으로 형성되는 것을 포함하는 제1 싸이클론; 및
    상기 제1 싸이클론과 같은 구조로 형성되는 제2 싸이클론;을 더 포함하고,
    상기 제1 싸이클론 및 상기 제2 싸이클론은 병렬로 배치되고,
    상기 제1 싸이클론의 유입부 및 제2 싸이클론의 유입부는 하나의 공급부와 연결되고,
    상기 제1 싸이클론 및 상기 제2 싸이클론은,
    록웰 경도 C 스케일(rockwell hardness C-scale) 52 내지 60 경도를 가지도록 금속 재질에 텅스텐봉을 이용한 내마모성 육성용접이 되며,
    상기 제1 몸체 또는 상기 중간몸체의 외주면에 형성되어, 냉각유체가 흐르는 냉각층;
    상기 냉각층 상측에 형성되어, 상기 냉각층에 냉각유체를 공급하는 냉각유체 투입부;
    상기 냉각층 하측에 형성되어, 뜨거워진 냉각유체를 배출하는 냉각유체 배출부;
    상기 냉각유체 배출부로 배출된 냉각유체를 상기 냉각유체 투입부로 순환시키는 순환관; 및
    상기 냉각층 외면에 형성되어, 상기 냉각유체의 온도를 유지시키는 냉각유체 보온층;을 더 포함하고,
    상기 냉각층의 내측은 냉각유체 차단시키도록 그래핀 옥사이드 0.1~5 중량부와 PVA(폴리비닐알코올) 95~99.9 중량부 및 증류수 100중량부가 혼합된 용액을 코팅한 코팅막이 형성되고,
    상기 냉각유체 보온층은,
    코르코, 펠트, 글라스울, 석면, 포옴폴리스틸렌, 염질 섬유판, 석선, 암선, 계조토, 염기성 탄산마크네슘, 탄소섬유, 유리섬유 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 싸이클론 장치.
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