KR101732711B1 - 가열로의 비평형계 열 회수 및 이용 방법 및 그 시스템 - Google Patents

가열로의 비평형계 열 회수 및 이용 방법 및 그 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101732711B1
KR101732711B1 KR1020140188774A KR20140188774A KR101732711B1 KR 101732711 B1 KR101732711 B1 KR 101732711B1 KR 1020140188774 A KR1020140188774 A KR 1020140188774A KR 20140188774 A KR20140188774 A KR 20140188774A KR 101732711 B1 KR101732711 B1 KR 101732711B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat
skid beam
heating furnace
salt
equilibrium
Prior art date
Application number
KR1020140188774A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160078721A (ko
Inventor
김영일
조길원
Original Assignee
주식회사 포스코
재단법인 포항산업과학연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코, 재단법인 포항산업과학연구원 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR1020140188774A priority Critical patent/KR101732711B1/ko
Publication of KR20160078721A publication Critical patent/KR20160078721A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101732711B1 publication Critical patent/KR101732711B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D17/00—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D17/00—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
    • F27D17/001—Extraction of waste gases, collection of fumes and hoods used therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D17/00—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
    • F27D17/001—Extraction of waste gases, collection of fumes and hoods used therefor
    • F27D17/002—Details of the installations, e.g. fume conduits or seals
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 가열로의 비평형계 열회수 및 이용시스템은, 가열로의 스키드빔 하부에 설치되어 상기 스키드빔의 열을 저장 및 회수하는 흡열반응부와, 상기 흡열반응부와 쌍으로 독립 구성되어 중온의 열을 발생시키는 발열반응부와, 상기 발열반응부에서 나온 중온의 열을 이용하는 배열발전부와, 상기 흡열반응부에서 나온 저온 스팀 가스를 처리하는 스팀가스처리부를 포함할 수 있다.
이러한 시스템에 의하면, 일반적인 화학열펌프(chemical heat-pump)가 단일 반응계의 운전조건에 근거하여 closed-loop을 구성하는 것을 탈피하여 흡열과 발열 과정을 분리하고 2개의 비평형 반응계로 구성하여 보다 고온의 배열을 다양하게 이용할 수 있다.

Description

가열로의 비평형계 열 회수 및 이용 방법 및 그 시스템{SYSTEM AND METHOD FOR HEAT RECOVERY AND USAGE OF FURNACE}
본 발명은 가열로의 비평형계 열 회수 및 이용 방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 흡열(저장)과 발열(이용) 과정을 분리하고 2개의 비평형 반응계를 구성하여 배열을 회수하고 이용하는 가열로의 비평형계 열 회수 및 이용 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.
제철산업 분야의 철강 공정에서 사용되는 가열로는 철강 슬라브(Steel Slab)를 열연 판재, 코일로 압연할 수 있도록 대략 1100~1250℃ 정도까지 가열하기 위한 장치이다.
이와 같은 가열로(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 가열로 본체(9)에 다수개의 버너(3)를 설치하여 그 내부에서 이동하는 슬라브(S)들을 가열하게 된다.
상기 슬라브(S)는 가열로(1)의 내부를 연속적으로 이동하여야 하므로, 이를 지지하는 장치가 필요하며 이를 스키드빔(5)이라고 한다.
상기 스키드빔(5)은 통상 고정빔 스키드와 이동빔 스키드 등으로 구성되고 있으며, 이들이 가열로(1)내에 장입된 슬라브(S)를 이동시키도록 사용된다.
즉, 고정빔 스키드가 슬라브(S)를 지지하는 상태에서, 이동빔 스키드가 슬라브(S)를 들어서 상승시키고, 전진시키며, 다시 고정빔 스키드상에 하강시키고, 이동빔 스키드는 최초의 위치로 후퇴하는 이송 사이클로서 동작하여 슬라브(S)를 가열로(1)의 입구(4a)측으로부터 출구(4b)측으로 전진 이동시키게 된다.
또한, 상기 가열로(1)는 그 내부에서 버너(3)에 의한 연소작동이 이루어지도록 연소용 공기를 본체(9)의 내부로 공급하는 송풍기(미도시)와 송풍기를 작동시키는 구동 모터(미도시)를 구비한다. 상기 송풍기는 구동 모터에 의해서 구동되어 가열로(1)의 본체(9) 내부로 연소용 공기를 지속적으로 공급한다.
여기서 스키드빔(5)은 가열로(1)가 슬라브(S)의 온도 상승을 위해 가열될 때, 가열로(1)내의 고온 분위기로 인해 열응력을 받아 열화되기 때문에, 이러한 열화 손상을 방지하기 위해 스키드빔(5)은 보호수단을 구비하고 있다.
상기 스키드빔(5)은 그 보호수단으로서 외주면에 내화물을 부착하여 가열로(1)의 고온이 직접 표면에 접촉되는 것을 보호하고 있다. 이를 위하여 상기 스키드빔(5)은 그 외주면을 세라믹 울(Ceramic Wools)과 같은 단열재가 완전히 감싸고, 상기 단열재의 외주면에는 부정형 내화물인 캐스타블이 시공되어 있어, 가열과정에서 스키드빔(5)이 열화되는 현상을 미연에 방지하도록 되어 있다.
또한, 상기와 같은 스키드빔(5)은 대략 1300℃ 정도의 고온 분위기 속에서 슬라브(S)를 지지하여야 하므로 강도유지와 함께 노 내에서의 용융 방지를 위하여 내부에 냉각수를 순환시키는 냉각수 방식 가열로 스키드 냉각 시스템을 갖는다.
기존의 냉각수 방식의 가열로 스키드 냉각 시스템은 수처리 설비(8)에서 부유물이나 침전물이 제거된 냉각수를 냉각탑(6)을 통하여 온도를 낮추고, 이를 펌프(7)를 통하여 가열로의 각 대(ZONE)로 분기 공급하여 스키드 빔(5)을 냉각하게 되었다.
이렇게 냉각된 스키드 빔(5)은 저온을 유지하여 스키드-파이프의 지지력을 유지시키게 된다.
상기 스키드 빔(5)을 거친 냉각수는 배수관(DRAIN LINE)으로 합쳐지고 다시 냉각탑(6)을 거쳐 수처리 설비(8)로 회수되는 순환 사이클을 구성하였다.
그런데, 냉각수(water)의 경우 녹는점이 0℃ 정도이고 끓는점이 100℃이므로, 실제 회수될 수 있는 열은 냉각수의 열적 특성에 따라 주로 100℃미만에서만 가능하다.
물론 기체상태의 냉각수 형태로도 열을 회수할 수 있으나, 기체상태의 경우 액체상태에 비해 질량이 크게 적으므로 높은 온도의 열을 보유한다고 하더라도, 실제 보유한 열량 자체는 작으므로 활용도는 미미하다. 따라서 난방 등의 극히 제한된 범위에서 회수된 열을 재활용하고 있는 실정이다
본 발명은 이러한 문제점을 해소하고자 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 화학열펌프의 구성 방식을 변경하여 열 저장과 열이용 부분을 분리하여 2개의 쌍으로 독립 구성하여 기존의 화학열펌프의 배열 에너지 방식의 약점을 극복한 열 회수 및 이용 방법 및 그 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 기존 냉각수 방식의 스키드빔 냉각 시스템이 가지는 한계점을 개선하기 위해서 물 대신에 열회수용 화학반응 물질로서 CaCl2 또는 MgCl2 염으로서, 액상의 염을 고화시켜 기상의 스팀을 생성하고, 스팀을 액화함으로써 저온의 열을 회수하고, 고상의 염을 물과 반응시켜 액화시킴으로써 중온의 열을 회수하여 다양하게 활용할 수 있는 열 회수 및 이용 방법 및 그 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가열로의 비평형계 열회수 및 이용시스템은, 가열로의 스키드빔 하부에 설치되어 상기 스키드빔의 열을 저장 및 회수하는 흡열반응부와, 상기 흡열반응부와 쌍으로 독립 구성되어 중온의 배열을 발생시키는 발열반응부와, 상기 발열반응부에서 나온 중온의 배열을 이용하는 배열발전부와, 상기 흡열반응부에서 나온 저온 스팀 가스를 처리하는 스팀가스처리부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 가열로의 비평형계 열 회수 및 이용 방법은, 가열로의 스키드빔 하부에 기-고 반응기인 흡열반응부를 설치하는 단계와,
상기 흡열반응부에서 혼합염과 상기 스키드빔의 열을 흡열 반응시키는 단계와, 상기 스키드빔을 냉각시키고 열분해염과 기체상태의 스팀가스를 생산하여 난방, 온수 또는 상기 열분해염의 재생에 이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 가열로의 비평형계 열 회수 및 이용 방법은, 가열로의 스키드빔 하부에 화학축열식 열교환기인 흡열반응부를 설치하는 단계와, 상기 흡열반응부는 축열재를 이용하여 상기 스키드빔의 열과 흡열반응하여 상기 스키드빔을 냉각시키고 열분해염을 생산하는 단계를 포함할 수도 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 가열로의 비평형계 열 회수 및 이용 방법은, 가열로의 스키드빔 하부에 기고액 반응기인 흡열반응부를 설치하는 단계와, 상기 흡열반응부에서 축열재를 상기 스키드빔의 열과 흡열반응시켜 상기 스키드빔을 냉각시키고 혼합염과 기체상태의 물로 분해되는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 화학열펌프의 구성 방식을 변경하여 열 저장과 열이용 부분을 분리하여 2개의 쌍으로 독립 구성하여 기존의 화학열펌프 및 잠열택배 방식의 배열 에너지 방식의 약점을 극복한 열 회수 및 이용 방법 및 그 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기존 냉각수 방식의 스키드빔 냉각 시스템이 가지는 한계점을 개선하기 위해서 물 대신에 Ca(OH)2, MgCl2또는 CH3COONa염을 이용하여 고온 배열을 회수하여 다양하게 활용할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 용융염의 열적 특징을 활용하여 가열로의 스키드빔으로부터 고온 열을 회수 할 수 있으며 스키드빔이 고온으로 유지되므로 소재에 남는 스키드-마크를 낮추는 역할이 가능하고 고온 회수된 열을 다양하게 활용할 수 있다.
도 1은 종래 냉각수를 이용한 가열로의 열회수 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로의 비평형계 열 회수 및 이용 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로의 비평형계 열 회수 및 이용 시스템이 CaCl2 염을 이용하여 열 회수 및 재생하는 방법을 설명하는 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로의 비평형계 열 회수 및 이용시스템이 CH3COONa 염을 이용하여 열 회수 및 재생하는 방법을 설명하는 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로의 비평형계 열 회수 및 이용시스템에서 MgCl2 염을 이용하여 열 회수 및 재생하는 방법을 설명하는 개념도이다.
상기와 같은 본 발명의 특징들에 대한 이해를 돕기 위하여, 이하 첨부도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로의 비평형계 열 회수 및 이용 방법 및 그 시스템에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 하겠다.
이하, 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적인 특징을 이해시키기에 가장 적합한 실시예들을 기초로 하여 설명될 것이며, 설명되는 실시예들에 의해 본 발명의 기술적인 특징이 제한되는 것이 아니라, 이하 설명되는 실시예들과 같이 본 발명이 구현될 수 있다는 것을 예시하는 것이다. 따라서, 본 발명은 아래 설명된 실시예들을 통해 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하며, 이러한 변형 실시예는 본 발명의 기술 범위 내에 속한다 할 것이다. 그리고, 이하 설명되는 실시예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 기재된 부호에 있어서, 각 실시예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가열로의 비평형계 열 회수 및 이용 시스템은 물 대신, Ca(OH)2, MgCl2또는 CH3COONa염을 이용하여 고온의 폐열을 흡열하여 열을 회수하고, 발열하여 열을 이용한다.
상기와 같은 본 발명의 특징들에 대한 이해를 돕기 위하여, 이하 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로의 비평형계 열 회수 및 이용 시스템에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 하겠다.
이하 설명되는 실시예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 기재된 부호에 있어서, 각 실시예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로의 비평형계 열 회수 및 이용 시스템의 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로의 비평형계 열 회수 및 이용 시스템(10)은 가열로(70)의 스키드빔(73) 하부에 설치되는 흡열반응부(20), 상기 가열로(70)의 배기구(76)와 연결되는 스팀가스처리부(50), 발열반응부(40) 및 배열발전부(30)를 포함하여 구성될 수 있다.
우선 상기 가열로(70)는 제철산업에서 철강 공정에 사용되는 가열로일 수 있으며, 철강 슬라브를 열연 판재로 압연할 수 있도록 약 1200℃까지 가열하는 장치일 수 있다.
본 발명의 일 실시예가 적용되는 상기 가열로(70)는 슬라브 유입구(71)를 통해 슬라브(S)를 투입시키고, 본체(79)의 내부에 장착된 복수개의 버너(75)를 통해 슬라브(S)를 목표 온도까지 가열한 후, 슬라브 배출구(72)를 통해 다음 단계인 압연공정으로 슬라브(S)를 배출하도록 구성될 수 있다.
이때 슬라브(S)는 가열로(70)의 내부에 설치되는 스키드빔(73)에 의해 이동될 수 있는데, 여기서 상기 스키드빔(73)은 이동빔 스키드와 고정빔 스키드로 구성될 수 있으며, 상기 고정빔 스키드가 슬라브(S)를 지지해주는 상태에서 상기 이동빔 스키드가 슬라브(S)를 슬라브 유입구(71)에서 슬라브 배출구(72)까지 이동시키게 된다.
이 과정에서 상기 스키드빔(73)은 고온의 슬라브(S)로 인해 열화 손상이 발생될 수 있는데, 이를 방지하기 위해 상기 스키드빔(73)은 내화재로 구성되거나 또는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로의 비평형계 열 회수 및 이용 시스템(10)에 의해서 냉각되도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 가열로(70)는 버너(75) 또는 고온의 슬라브(S)에 의해 가열된 스팀가스를 가열로(70) 상단부에 위치하는 배기구(76)를 통해 외부로 배출토록 구성될 수 있다. 다만, 본 발명의 일 실시예가 적용되는 가열로(70)의 구성은 반드시 이에 한정될 것은 아니다.
한편, 상기 흡열반응부(20)는 상기 가열로(70)의 스키드빔(73) 하부에 제공되어 상기 스키드빔(73) 주변의 고온의 폐열을 흡열할 수 있다. 스키드빔(73) 주변의 열은 본 발명의 시스템에서 취급되는 열 중에서 가장 온도가 높은데, 이하 '고온의 열'이라 한다. 여기서 상기 흡열반응부(20)는 축열재 공급부(21), 열분해염 배출부(23), 용융염 배출부(25), 및 상기 가열로 본체(79) 내부 온도를 측정하여 상기 축열재 공급부(21)의 축열재 공급속도와 양을 제어하기 위하여 제어부(29)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저 상기 축열재 공급부(21)는 Ca(OH)2, MgCl2·6H2O 또는 CH3COONa·3H2O 축열재가 일정량씩 일정반응시간 동안 상기 스키드빔(73) 주위에 연속적으로 공급되도록 제공될 수 있다.
이를 위하여 상기 혼합염 공급부(21)는 스텝모터로 구동되는 컨베이어벨트를 이용하여 축열재를 상기 스키드빔(73) 주변의 축열재 체류부(22)에서 일시 체류하도록 공급할 수 있다.
상기 열분해염 배출부(23)는 상기 혼합염 체류부(22)에 의해서 스키드빔(73) 주변에 체류하는 축열재가 고온의 폐열을 흡수하여 열 분해된 열분해염을 배출토록 제공될 수 있다.
또한 운용중인 축열재의 혼합비율을 변경하기 위해 우선 상기 열분해염 배출부(23)에서 열분해염을 배출하고, 상기 축열재 공급부(21)에서 새로운 혼합비율을 가진 축열재를 투입하도록 할 수 있다. 이 경우 운용되는 축열재의 혼합비율을 조정하는 효과를 볼 수 있다. 축열재의 혼합비율이 변경되는 경우, 다양한 작업환경에서 축열재를 냉각매체로 이용할 수 있게 된다.
상기 스키드빔(73) 주변에 체류하는 축열재는 상기 스키드빔(73)의 주변을 지나는 동안 고온 슬라브(S)로 인해 가열된 상기 스키드빔(73)의 열을 함유하게 되고, 흡열 분해시 고체의 형태인 경우에는 열분해염 배출부(23)로, 흡열 분해시 액체의 형태인 경우에는 용융염 배출부(25)를 통해서 배출하게 된다.
다음으로 상기 스팀가스처리부(50)는 가열로(70)의 배기구(76)에 연결되며, 상기 혼합염흡열반응부(20)에서 혼합염 흡열 반응시 발생되는 스팀 등의 저온 스팀가스를 처리할 수 있다. 이러한 상기 스팀가스처리부(50)는 스팀가스 배출구(51), 제1 열교환부(53), 저온수저장부(55), 제2 열교환부(57), 및 바이패스밸브(52)를 포함하여 구성될 수 있다. 한편, 스팀가스처리부(50)에서 취급되는 열은 본 발명의 시스템에서 가장 온도가 낮으며, 이하 '저온의 열'이라 한다.
먼저 상기 스팀가스 배출구(51)는 가열로(70)의 배기구(76)에 연결 설치될 수 있으며, 상기 스팀가스 배출구(51)를 통해 스팀가스는 우회되게 된다. 우회된 스팀가스는 밸브(미도시)를 지나 상기 제1 열교환부(53)로 흐르게 된다.
가열로(70) 내부의 열까지 함유한 스팀가스는 상기 제1 열교환부(53)에서 액화되어 저온수저장부(55)에 저장되어, 난방 또는 온수 등으로 이용될 수 있다.
삭제
상기 저온수저장부(55)에 저장된 저온수의 이용효율을 높이기 위해 상기 스팀가스처리부(50)는 상기 혼합염발열반응부(40)와 연결되게 설치될 수 있다. 즉 밸브(V2)와 밸브(V3) 사이에는 바이패스밸브(52)에 의해 상기 스팀가스처리부(50)와 상기 발열반응부(40)를 연결하는 제2 열교환부(57)가 설치되는 바이패스라인(L)이 제공될 수 있다.
상기 발열반응부(40)는 열분해염 재생저장부(43)와, 용융염 재생저장부(45)를 포함할 수 있다.
상기 열분해염 재생저장부(43)는 상기 제 2 열교환부(57)에서 열교환된 스팀 가스를 밸브(V4) 제어 하에서 공급받아, 상기 열분해염배출부(23)로부터 배출된 열분해염과 발열반응하여 중온의 열을 발생시킨다. 상기 '중온의 열'은 열분해염재생저장부에서 발생되는 열로써 상기 '고온의 열'보다 낮고 상기 '저온의 열'보다 높은 온도를 가진다.
삭제
또는, 상기 용융염 재생저장부(45)는 상기 제 3 열교환부(59)에서 열교환된 스팀 가스를 밸브(V5) 제어 하에서 공급받아, 상기 용융염 배출부(25)로부터 배출된 용융염과 발열반응하여 중온의 열을 발생시킨다.
상기 중온의 열은 상기 배열발전부(30)의 제 5 열교환부(미도시)와 열교환하여 상기 스키드빔(73)으로부터 회수한 열을 동력 생산에 활용할 수 있다.
한편, 상기 배열발전부(30)는 통상의 랭킨사이클로 제공될 수 있다. 즉 상기 제5 열교환부(미도시)로부터 열을 전달받아 터빈(T)를 작동시켜 동력을 생산하고, 응축기(C)에서 응축한 후 다시 이용할 수도 있다. 물론 상기 배열발전부(30)의 구성이 이에 한정될 것은 아니다.
여기서 상기 배열발전부(30)에 공급되는 상기 발열반응부(40)에 의해 생산된 동력은 종래의 냉각수와의 열교환에 의해 생산된 동력에 비해 상대적으로 큰 값을 가질 것이다. 종래 냉각수의 경우에는 녹는점이 0℃ 정도이고, 끓는점이 100℃ 정도임에 따라 액체상태에서 함유할 수 있는 열이 비교적 적은 편이지만, Ca(OH)2, MgCl2·6H2O 또는 CH3COONa·3H2O 축열재의 경우 화학축열에 의하여 훨씬 높은 흡열열량과 발열열량을 가져 보다 넓은 범위에서 열을 이용할 수 있기 때문이다.
이하 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로의 비평형계 열 회수 및 이용 시스템에 있어서, 축열재에 따른 열 회수 및 이용 방법에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 기-고 반응기인 상기 흡열반응부(20)에서 고체상태의 Ca(OH)2(s)는 고온의 폐열, 즉 스키드빔(73)의 열을 흡수하여 상기 스키드빔(73)을 냉각시키고 고체상태의 CaO(s)와 기체상태의 물(H2O)로 열 분해된다.
상기 기체상태의 물(H2O)은 제1 열교환부(53)를 통해서 저온 잠열을 보유한 액체상태의 물(H2O)로 상변화되어 난방이나 온수에 이용될 수 있다.
또한, 상기 기체상태의 물(H2O)은 바이패스밸브(52)를 통해 우회하여 상기 고체상태의 Ca(OH)2(s)와 상기 발열반응부(40)에서 반응하여 중온의 열을 생산하여 상기 배열발전부(30)를 이용하여 동력으로 이용할 수도 있다.
또한, 흡열반응부(20)에서 고체상태의 CH3COONa·3H2O(s)는 고온의 폐열, 즉 스키드빔(73)의 열을 흡수하여 상기 스키드빔(73)을 냉각시키고 액체상태의 CH3COONa·3H2O(l)이 된다.
상기 발열반응부(30)에서 상기 액체상태의 CH3COONa·3H2O(l)가 상기 고체상태의 CH3COONa3·3H2O(s)염으로 변화하면서 열교환하여 중온의 열을 생산하여 상기 발전부(50)를 이용하여 동력으로 이용할 수도 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 기고액 반응기인 상기 흡열반응부(20)에서 액체상태의 MgCl2·6H2O(l) 는 고온의 폐열, 즉 스키드빔(73)의 열을 흡수하여 상기 스키드빔(73)을 냉각시키고 고체상태의 MgCl2(s) 와 기체상태의 물(H2O)로 열 분해된다.
상기 기체상태의 물(H2O)은 제1 열교환부(53)를 통해서 저온 잠열을 보유한 액체상태의 물(H2O)로 상변화되어 난방이나 온수에 이용될 수 있다.
또한, 상기 액체상태의 물(H2O)은 상기 혼합염발열반응부(40)에 유입되어 상기 고체상태의 MgCl2(s) 와 반응하여 중온의 열을 생산하여 상기 배열발전부(30)를 이용하여 동력으로 이용할 수도 있다.
종래의 냉각수의 경우에는 함유된 열이 100℃를 넘을 때에는 액체에서 기체로 상변화가 일어나고, 기체상태의 경우 액체상태에 비해 질량이 크게 적으므로, 100℃이상의 온도의 열을 보유한다고 하더라도 실제 보유한 열량 자체는 작으므로, 회수될 수 있는 열량은 미미하게 된다.
이에 비해 상기 축열재들은 소량으로 흡열 및 발열할 수 있는 열량이 매우 크기 때문에, 실제 회수되는 열량은 상당히 높게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가열로의 비평형계 열 회수 및 이용 시스템에 의하면, 축열재의 발열 및 흡열 특성을 이용하여 가열로의 스키드빔의 냉각효율 및 열회수율을 향상시키는 효과를 달성할 수 있는 것이다.
이상의 사항은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로의 비평형계 열회수 및 이용 시스템의 특정한 실시예를 나타낸 것에 불과하다.
따라서 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양한 형태로 치환, 변형될 수 있음을 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 파악할 수 있다는 점을 밝혀 두고자 한다.
20 : 흡열반응부 30 : 배열발전부
40 : 발열반응부 50 : 스팀가스처리부
70 : 가열로 73 : 스키드빔

Claims (15)

  1. 가열로의 스키드빔 하부에 설치되어 상기 스키드빔의 열을 저장 및 회수하는 흡열반응부와, 상기 흡열반응부와 쌍으로 독립 구성되어 중온의 열을 발생시키는 발열반응부를 포함하며, 상기 흡열반응부는 축열재 Ca(OH)2, MgCl2·6H2O 및 CH3COONa·3H2O 중 적어도 하나를 공급하는 축열재 공급부와, 상기 축열재 중 적어도 하나가 상기 가열로의 스키드빔의 열을 흡열하여 반응 후 생성물을 고체상태인 열분해염으로 배출하는 열분해염 배출부와, 액체상태인 용융염으로 배출하는 용융염 배출부를 포함하여 화학축열 방식을 이용하여 상기 스키드빔의 열을 회수하기 위하여 적어도 2 이상의 비평형 반응계를 구성하는 가열로의 비평형계 열 회수 및 이용시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 발열반응부에서 나온 중온의 열을 이용하는 배열발전부와, 상기 흡열반응부에서 나온 저온 스팀 가스를 처리하는 스팀가스처리부를 더 포함하는 가열로의 비평형계 열 회수 및 이용시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 저온 스팀 가스는 제1 열교환부를 통해서 열교환되어 난방 또는 온수로 이용되는 가열로의 비평형계 열 회수 및 이용시스템.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 발열반응부는 상기 열분해염 배출부를 통해서 공급된 열분해염을 상기 축열재로 재생시키고 상기 중온의 열을 배출하는 열분해염 재생저장부를 포함하는 가열로의 비평형계 열 회수 및 이용시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 발열반응부는 상기 용융염 배출부를 통해서 공급된 용융염을 상기 축열재로 재생시키고 상기 중온의 열을 배출하는 용융염 재생저장부를 포함하는 가열로의 비평형계 열 회수 및 이용시스템.
  7. 가열로의 스키드빔 하부에 기-고 반응기인 흡열반응부를 설치하는 단계와,
    상기 흡열반응부에서 축열재와 상기 스키드빔의 열을 흡열반응시켜 상기 스키드빔을 냉각시키고 스팀가스와 열분해염이 생성되는 단계와,
    상기 스키드빔을 냉각시키면서 생성된 열분해염과 기체상태의 스팀가스를 난방, 온수 또는 상기 축열재의 재생에 이용하는 단계를 포함하며,
    상기 축열재는 Ca(OH)2이고, 상기 열분해염은 CaO이며, 상기 스팀가스는 H2O(g)이고,
    상기 기체상태의 스팀가스는 상기 CaO와 발열반응부에서 발열반응하여 Ca(OH)2로 재생되고 중온의 열을 생산하는 가열로의 비평형계 열 회수 및 이용 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 가열로의 스키드빔 하부에 열교환기인 흡열반응부를 설치하는 단계와,
    상기 흡열반응부는 축열재를 이용하여 상기 스키드빔의 열과 흡열반응하여 상기 스키드빔을 냉각시키고 용융염을 생산하는 단계를 포함하며,
    상기 축열재는 CH3COONa·3H2O(s), 상기 용융염은 CH3COONa·3H2O(l)이고, 상기 스키드빔의 열을 회수하기 위하여 적어도 2 이상의 비평형 반응계를 구성하는 가열로의 비평형계 열 회수 및 이용 방법.
  11. 삭제
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 용융염 CH3COONa·3H2O(l)는 발열반응부에서 상기 CH3COONa·3H2O(s)를 생성하고 중온의 열을 생산하는 가열로의 비평형계 열 회수 및 이용 방법.
  13. 가열로의 스키드빔 하부에 기고액 반응기인 흡열반응부를 설치하는 단계와,
    상기 흡열반응부에서 축열재를 상기 스키드빔의 열과 흡열반응시켜 상기 스키드빔을 냉각시키고 열분해염과 기체상태의 물로 분해되며,
    상기 축열재는 MgCl2·6H2O 이고 상기 열분해염은 MgCl2이고, 화학축열 방식을 이용하여 상기 스키드빔의 열을 회수하기 위하여 적어도 2 이상의 비평형 반응계를 구성하는 가열로의 비평형계 열 회수 및 이용 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 기체상태의 물을 열교환하여 액체상태의 물을 생성하는 단계와,
    상기 액체상태의 물을 발열반응부에 유입하여 상기 열분해염과 발열반응시켜 중온의 열을 생산하는 단계를 포함하는 가열로의 비평형계 열 회수 및 이용 방법.
  15. 삭제
KR1020140188774A 2014-12-24 2014-12-24 가열로의 비평형계 열 회수 및 이용 방법 및 그 시스템 KR101732711B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140188774A KR101732711B1 (ko) 2014-12-24 2014-12-24 가열로의 비평형계 열 회수 및 이용 방법 및 그 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140188774A KR101732711B1 (ko) 2014-12-24 2014-12-24 가열로의 비평형계 열 회수 및 이용 방법 및 그 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160078721A KR20160078721A (ko) 2016-07-05
KR101732711B1 true KR101732711B1 (ko) 2017-05-04

Family

ID=56501886

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140188774A KR101732711B1 (ko) 2014-12-24 2014-12-24 가열로의 비평형계 열 회수 및 이용 방법 및 그 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101732711B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006300492A (ja) * 2005-04-25 2006-11-02 Mitsubishi Chemicals Corp 熱輸送システム
JP2011220664A (ja) * 2010-03-22 2011-11-04 Denso Corp 化学蓄熱装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006300492A (ja) * 2005-04-25 2006-11-02 Mitsubishi Chemicals Corp 熱輸送システム
JP2011220664A (ja) * 2010-03-22 2011-11-04 Denso Corp 化学蓄熱装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160078721A (ko) 2016-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8893498B2 (en) Method of power generation by waste combustion and waste combustion system
KR102313014B1 (ko) 수소 제조 시스템 및 수소 제조 방법
JP5542958B2 (ja) 廃熱回収システム
KR101943683B1 (ko) 질산 조제를 위한 방법 및 장치
CN202304455U (zh) 钢铁企业间歇性饱和蒸汽过热发电系统
CN103527276A (zh) 烧结设备用废热回收发电设备
CN104612853B (zh) 排热回收装置、加热系统、蒸汽锅炉以及除臭系统
JP5604267B2 (ja) 真空式温水機排ガスの熱回収装置およびこれを用いた熱回収方法
KR101450849B1 (ko) 코크스오븐 상승관 배가스의 현열 회수장치 및 그 방법
KR101594902B1 (ko) 가열로의 열회수장치
JP5710453B2 (ja) 真空式温水機排ガスの熱回収装置およびこれを用いた熱回収方法
KR101732711B1 (ko) 가열로의 비평형계 열 회수 및 이용 방법 및 그 시스템
KR101351318B1 (ko) 수소 제조를 위한 용융 슬래그 입자의 현열 회수 장치 및 방법
KR101404227B1 (ko) 수소 발생 장치
CN103079991B (zh) 用于HCl合成且副产蒸汽的装置
US9568251B2 (en) Heat exchange system
KR101688277B1 (ko) 가열로의 폐열 회수장치 및 방법
KR101648107B1 (ko) 금속연료의 반응성을 이용한 하이브리드형 고순도 대용량 수소발생시스템
CN103108962A (zh) 将热力的废热用于基础材料工业设备的运行方法
KR20180059939A (ko) 가스-및-스팀 복합 사이클 전력 스테이션을 동작시키기 위한 방법 그리고 가스-및-스팀 복합 사이클 전력 스테이션
CN220185193U (zh) 一种联合发电系统
KR20180059938A (ko) 가스-및-스팀 복합 사이클 전력 스테이션을 동작시키기 위한 방법
US11820722B2 (en) Method and plant for preparing vinyl chloride from 1,2-dichloroethane
CN109891153A (zh) 减少NOx排放的方法
CN217877171U (zh) 一种电石生产余热回收系统

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant