KR101655250B1 - 축열 부재 교체가 용이한 축열식 연소설비 - Google Patents

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Abstract

축열재의 관리가 용이한 축열식 연소설비가 개시된다. 본 발명은 공정 가스 분배기구, 열교환층 및 연소 챔버를 포함하여 공정 가스를 연소하기 위한 축열식 연소설비에 있어서, 상기 열교환층은 상기 축열식 연소 설비의 외주를 따라 탈착 가능하도록 설치된 복수의 분리형 축열부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 축열식 연소 설비를 제공한다. 본 발명에 따르면, 분리가 가능한 축열재를 채용하여 축열재의 교체 및 청소가 용이한 축열식 연소 설비를 제공할 수 있게 된다.

Description

축열 부재 교체가 용이한 축열식 연소설비 {Regenerative Oxidizer with Replaceable Heat Exchange Member}
본 발명은 연소 폐열을 축열 및 재생하는 축열식 연소설비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 축열재의 관리가 용이한 축열식 연소설비에 관한 것이다.
산업 현장에서 공정 가스로 발생하는 악취나 휘발성 유기 화합물(volatile organic compound)을 포함하는 유해 가스를 산화시켜 대기로 방출하는 연소 설비에는 다양한 형태가 있으나, 연소 후 방출 가스가 갖는 높은 열에너지로 공급 가스를 예열하는 방식의 축열식 연소 설비가 에너지 절감 측면 및 유해 가스 제거 효율 측면에서 유리하다는 것은 주지의 사실이다.
축열식 연소 설비는 공정 가스의 연소 전후 공정 가스가 열교환층을 통과하도록 함으로써 연소 여열을 축열 및 재생한다. 이 때, 통상의 축열식 연소 설비는 공정 가스를 유입 및 유출하는 분배 기구로서 회전 로터를 이용한다. 이러한 축열식 연소 설비는 공정 가스를 유입하기 위한 흡기 계통, 흡기 계통을 통해 유입된 공정 가스를 분배하기 위한 회전 로터, 회전 로터를 거쳐 유입되는 공정 가스를 승온하기 위한 열교환층, 열교환층을 거쳐 유입된 공정 가스를 연소하기 위한 연소 챔버를 구비한다. 연소 챔버에서 연소된 고온의 공정 가스는 다시 열교환층을 거쳐 외부로 배출되는 데, 이 때 공정 가스의 여열은 열교환층에 축적되며, 축적된 열은 유입되는 연소 챔버로 유입되기 전의 공정 가스를 예열한다.
이와 같이 열교환층의 일부는 열재생 영역 및 다른 일부는 축열 영역으로 구분될 수 있고, 회전 로터는 열교환층이 열재생 영역 및 축열 영역으로 순차 동작하도록 적절한 시간 간격으로 단속적 또는 연속적으로 공정 가스를 분배한다.
그러나, 종래의 축열식 연소 설비의 경우 유입되는 상기 공정 가스 중에 포함되어 있는 친수성 악취, 휘발성 유기화합물 및 고비점 화합물 등이 열교환층의 축열재의 표면에 흡착되는 현상이 발생하며, 이로 인해 축열재가 막히는 경우 축열식 연소 설비의 운전 자체가 불가능해지는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 한국실용신안등록 제20-0349267호 공보는 격자모양의 지지대를 구성하고 그 상부에 세라믹 필터를 적재하고, 지지대 하부에 맨홀을 형성하여 세라믹 필터의 교체나 세척이 가능하게 하는 기술을 적용하고 있고, 실용신안등록 제20-0369022호는 세라믹 하니콤 간 적층 시, 일정 틈을 두고 적층한 후, 그 틈에 공기를 분사하여 오염물을 세척하는 에어노즐을 이용하는 방식을 적용하고 있다.
그러나, 이들 종래 기술들은 구조에 기인한 시스템의 대형화와 이에 따른 관리 곤란의 문제가 발생한다. 또한, 응집물질이 많은 경우 축열재 청소와 교체가 용이하지 않다는 문제점을 가지고 있다. 결국, 종래에는 축열재 청소 및 교체가 어려워 많은 시간과 에너지 소모가 발생하게 된다.
KR 20-0349267 B KR 20-0369022 B
상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 축열재의 교체가 용이한 축열식 연소설비를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 축열재의 청소가 용이하도록 최소한 일부가 분리 가능하도록 동작하는 축열식 연소 설비를 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 공정 가스 분배기구, 열교환층 및 연소 챔버를 포함하여 공정 가스를 연소하기 위한 축열식 연소설비에 있어서, 상기 열교환층은 상기 축열식 연소 설비의 외주를 따라 탈착 가능하도록 설치된 복수의 분리형 축열부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 축열식 연소 설비를 제공한다.
본 발명에서, 상기 열교환층의 하단부에 상기 분리형 축열부재가 구비될 수 있다.
또한, 상기 분리형 축열 부재는, 축열재 수용 공간을 규정하는 케이싱; 및
상기 축열 부재의 탈착을 위한 핸들을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 분리형 축열 부재의 케이싱은 하부 케이싱, 측벽 케이싱, 외주 케이싱 및 내주 케이싱을 포함할 수 있다. 또한, 상기 하부 케이싱의 최소한 일부는 메쉬 구조를 포함할 수 있다. 또한, 상기 외주 케이싱은 상기 연소 설비의 외벽과 밀폐 가능하도록 맞물리는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 분리가 가능한 축열재를 채용하여 축열재의 교체 및 청소가 용이한 축열식 연소 설비를 제공할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 따르면, 열교환층의 일부 즉 하단부의 축열재를 교체 가능하도록 구성함으로써 축열재의 교체 및 청소가 용이한 축열식 연소 설비를 제공할 수 있게 된다.
도 1은 열교환층의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 열교환층이 복수층의 축열재로 구성된 경우를 예시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 축열식 연소설비를 개략적으로 도시한 정면도이다.
도 4는 도 1의 설비를 A-A' 방향으로 절단한 단면에서의 분리형 축열 부재의 배치를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 분리형 축열 부재에 대한 상세도이다.
도 6은 도 5의 분리형 축열 부재의 축열재 수용 공간을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 분리형 축열 부재를 도시한 도면이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상술한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 열교환층의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 열교환층(10)은 복수의 축열 부재(11)로 구성되며, 복수의 영역으로 구획된다. 본 발명에서 단위 축열 부재(11)는 축 대칭 배열되어 있다. 예시적으로, 단위 축열 부재(11)는 평면에서 바라볼 때 부채꼴 형상을 가질 수 있다. 물론, 연소 설비의 외형이나 구조에 따라 단위 축열 부재(11)는 다른 형상을 가질 수 있을 것이다.
상기 열교환층(10)을 구성하는 축열 부재(11)는 공정 가스를 통과 및 열교환 가능한 적절한 다공성 축열 물질로 구성될 수 있다.
상기 열교환층(10)은 특정 시점에서의 동작을 중심으로 소정의 영역으로 구분될 수 있다. 예컨대, 열교환층은 공정 가스 유입 영역(즉 열재생 영역; I1, I2)) 및 공정 가스 유출 영역(즉 축열 영역; O1, O2, O3)으로 구분할 수 있는데, 축열 부재는 로터의 회전에 따라 열재생 영역 또는 축열 영역에 교대로 속하며, 통과하는 공정 가스에 대하여 열재생 또는 축열 동작을 수행한다. 통상적으로, 상기 축열 ㅂ부재(11) 사이에는 축열 부재(11) 측면으로 공정 가스의 이동을 제한하기 위하여 격벽 구조(12)가 구비된다. 또한 부가적으로, 상기 열교환층(10)에는 퍼지 영역(P)과 같은 부가적 영역이 구비될 수 있다.
한편, 본 발명에서 상기 열교환층(10)은 복수의 축열 부재의 적층 구조를 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 열교환층(10)은 2 개층(1, 2) 또는 그 이상의 축열 부재가 적층된 형태로 구성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 축열식 연소설비를 개략적으로 도시한 정면도이다. 도시 편의상, 도면은 설비의 단면을 기준으로 도시하였다.
도 3을 참조하면, 축열식 연소 설비(100)는 열교환층(120), 공정 가스 분배 기구(130), 연소 챔버(140) 및 연소 장치(150)를 포함하여 구성된다. 또한, 상기 연소 설비(100)에는 설비 내로 공정 가스를 유입하는 유입 덕트(160) 및 연소된 공정 가스를 외부로 배출하기 위한 배출 덕트(170)가 구비된다. 또한, 상기 공정 가스 분배 기구(130)가 로터식 분배 기구일 경우, 상기 로터의 회전을 위한 구동 수단(132)이 추가로 구비된다.
또한, 도시된 바와 같이, 본 발명에서 상기 열교환층(120)에는 복수의 분리형 축열 부재(110)가 구비된다.
상기 분리형 축열 부재(110)는 상기 연소 설비(100)의 외벽에 삽입 및 탈착 가능하다. 이를 위하여 상기 연소 설비(100)의 외벽에는 상기 분리형 축열 부재(110)를 위한 슬롯(도시하지 않음)이 구비된다. 또한, 열손실 및 공정 가스의 유출을 방지하기 위하여 상기 분리형 축열 부재(110)와 상기 연소 설비의 슬롯은 서로 밀폐 가능하도록 맞물린다. 예컨대, 상기 분리형 축열 부재(110)의 외주 케이싱(114A)이 상기 연소 설비(100)의 슬롯과 밀폐 가능하게 맞물리도록 설계될 수 있다. 한편, 상기 분리형 축열 부재(110)의 탈착을 용이하게 하기 위하여, 상기 연소 설비의 상기 분리형 축열 부재(110)가 삽입되는 공간에는 상기 축열 부재의 탈착을 위한 슬라이딩 기구(도시하지 않음)가 마련될 수 있다.
도시된 바와 같이, 본 발명에서 상기 분리형 축열 부재(110)는 열교환층(120)의 외주를 따라 형성되어 있다. 특히, 본 발명에서 상기 분리형 축열 부재(110)는 상기 열교환층(120)의 적층 구조 중 일부층을 구성하는 것이 바람직할 수 있다. 예컨대, 상기 열교환층(120)이 2개 이상 층의 축열 부재 배열로 구성되는 경우, 최하부층 배열이 전술한 분리형 축열 부재(110)에 의해 구현되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 공정 가스의 응축 등에 의한 폐색이 낮은 온도의 열교환층 하부에서 발생하므로, 응축된 흡착물은 상기 분리형 축열 부재(110)의 분리에 의해 손쉽게 제거될 수 있다. 이와 동시에 상부층 축열재들은 축열 부재 간에 여전히 조밀한 배열을 이룰 수 있으므로, 축열 및 열재생 과정에서의 열 손실이 억제될 수 있다. 물론, 본 발명은 상기 열교환층(120)이 모두 분리형 축열 부재(110)에 의해 구현되는 것을 배제하지 않음은 이 기술 분야의 당업자에게 자명할 것이다.
도 4는 도 3의 축열식 연소 설비의 축열 부재들을 A-A' 방향으로 절단하여 바라본 평면도이다.
도 4를 참조하면, 도 1과 관련하여 설명한 것과 마찬가지로, 축열 부재들이 부채꼴 형상을 이루며 축 대칭 배열되어 있다. 예시적으로, 12개의 축열 부재(110)들의 배열이 도시되어 있지만 본 발명에서 축열 부재의 배열이 이에 한정되지 않음은 물론이다. 도시된 바와 같이, 상기 분리형 축열 부재(110)는 부채꼴 형상을 가지며, 중심을 기준으로 방사상으로 배열된다. 상기 분리형 축열 부재(110)의 중심은 연소 설비의 배출 덕트(170)에 의해 경계 지워질 수 있다.
도 5는 도 4의 축열 부재(110) 중 하나인 'A'를 보다 상세히 도시한 도면으로서, (a)는 평면도이고, (b)는 (a)에 도시된 구조물을 B-B' 방향으로 절단하여 바라본 정면도이다.
도 5를 참조하면, 축열 부재(110)는 외주 케이싱(114A), 내주 케이싱(114B), 측벽 케이싱(115A, 115B) 및 하부 케이싱(118)에 의해 규정되는 축열재 수용 공간을 구비한다. 상기 축열재 수용 공간에는 축열재(112)가 수용된다. 도시된 바와 같이, 예시적으로 단위 축열재(112)는 육면체의 성형물로 도시되어 있으나, 그 형상은 이에 한정되지 않는다. 예컨대 상기 축열재는 구형의 성형물일 수도 있다.
또한, 상기 축열 부재(110)에는 설비에의 삽입, 탈착을 용이하게 하기 위하여 핸들(113)이 구비된 패널(116)이 설치될 수 있다.
도 6은 도 5의 축열 부재(110)의 축열재 수용 공간 내의 하부 케이싱의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에서 상기 하부 케이싱(118)은 패널 연결부(118A) 및 수용 공간부(118B)로 구분될 수 있다.
본 발명에서 상기 수용 공간부 하부 케이싱(118B)는 공정 가스의 통과를 위한 개공 구조로 형성된다. 예컨대, 상기 수용 공간부 하부 케이싱(118B)은 메쉬 구조(20)를 포함하도록 형성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 분리형 축열 부재를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 축열재 수용 공간은 복수의 영역(A, B, C)으로 구성되어 있다. 수용 공간을 형성하기 위하여 각 영역은 별도의 케이싱으로 구성된다. 이 경우, 축열재의 무게가 무거운 경우 분리 탈착이 가능하게 되는 장점을 갖는다.
10 열교환층
11 축열 부재
12 격벽
100 축열식 연소설비
110 분리형 축열 부재
112 축열재
113 핸들
114A, 114B 측벽 케이싱
115A 외주 케이싱
115B 내주 케이싱
116 패널
118 하부 케이싱
118A 패널 연결부 하부 케이싱
118B 수용 공간부 하부 케이싱
120 열교환층
130 분배 기구
140 연소 챔버
150 연소 장치
160 구동 수단
170 유입 덕트
170 배출 덕트

Claims (7)

  1. 공정 가스 분배기구, 열교환층 및 연소 챔버를 포함하여 공정 가스를 연소하기 위한 축열식 연소설비에 있어서,
    상기 열교환층은 상기 축열식 연소 설비의 외주를 따라 탈착 가능하도록 설치되며 부채꼴 형상인 복수의 분리형 축열부재를 포함하고,
    상기 복수의 분리형 축열 부재는 각각 축열재 수용 공간을 규정하는 케이싱과 상기 축열 부재의 탈착을 위한 핸들을 포함하고,
    상기 복수의 분리형 축열부재는 상기 연소 설비의 중심을 기준으로 방사상으로 배열되며,
    상기 연소 설비의 외벽에는 상기 복수의 축열 부재에 대응하여 상기 복수의 분리형 축열부재의 탈착을 위한 복수의 슬롯이 구비되는 것을 특징으로 하는 축열식 연소 설비.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열교환층의 하단부에 상기 분리형 축열부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 축열식 연소 설비.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분리형 축열 부재의 케이싱은 하부 케이싱, 측벽 케이싱, 외주 케이싱 및 내주 케이싱을 포함하는 것을 특징으로 하는 축열식 연소 설비.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 하부 케이싱의 최소한 일부는 메쉬 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 축열식 연소 설비.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 외주 케이싱은 상기 연소 설비의 외벽과 밀폐 가능하도록 맞물리는 것을 특징으로 하는 축열식 연소 설비.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 케이싱은 복수개인 것을 특징으로 하는 축열식 연소 설비.
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