KR101798164B1 - 폐열 에너지 회수 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대기로 배출되는 고온의 기체로부터 에너지를 회수하는 에너지 회수 장치로서, 하부에 고온의 기체가 유입되는 유입부가 구비되고, 상부에 배기부가 구비되며 하부로 낙하된 응축수가 수용되는 수용부가 형성되도록 바닥을 가지는 중공의 본체부로 이루어지며, 상기 에너지 회수 장치는 상기 수용부에 구비되어 응축수를 회수하는 응축수 회수부와, 상기 본체부 외측에 배치되어 상기 수용부에 저장된 응축수와 열교환된 외기를 회수하는 외기 회수부와, 응축수와 외기가 열교환된 냉각수를 회수하는 응축수 회수부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐열 에너지 회수 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

Description

폐열 에너지 회수 장치 및 그 방법{Apparatus For Energy Recovery And Recycling From Releasing Waste Heat Into The Atmosphere}

본 발명은 대기로 배출되는 폐열을 포함하는 고온의 기체로부터 에너지를 회수하는 것으로서 고온의 기체에 의해 가열된 응축수 및 응축수와 열 교환하여 가열된 외기를 회수하여 에너지 낭비를 방지할 수 있는 폐열 에너지 회수 장치 및 그 방법이다.

일반적으로 스팀을 사용하여 중간체나 제품을 건조하는 과정에서 다량의 수분과 폐열(고열)을 포함한 기체(고온의 기체)가 대기로 배출되며, 건조 과정 중에 수분이 폐열과 함께 배출되어 열과 용수 등의 에너지가 낭비되고 있다.

또한, 제철소의 연속주조공정에서는 직접냉각장치를 통해 중간소재나 설비를 냉각시킨다. 즉, 직접냉각장치에서 물을 냉각수로 이용하여 슬래브, 블룸, 빌렛 등의 중간소재나 이러한 중간소재를 생산하기 위한 설비를 냉각시킨다.

그런데, 스팀을 사용하여 건조 또는 가열하는 경우나, 물을 냉각수로 이용하여 냉각하는 경우, 일반적으로 폐열과 수증기를 다량 포함하는 고온의 기체(이하에서 '고온의 기체'라 함)가 발생되고, 이러한 고온의 기체는 조업에 방해가 되지 않도록 외부로 배출된다.

이러한 고온의 기체 배출에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 종래 기술에 의한 폐열 배출 장치를 도시한 개념도이다.

종래의 폐열 배출 장치(1)는 중공의 본체(51)로 이루어진다.

상기 본체(51)의 하부 일측에는 측방으로 고온의 기체가 유입되는 통로가 되는 유입부(53)가 구비되고, 상부에는 배출 통로가 되는 배기부(52)가 구비된다. 배기부(52)는 유입부(53)로부터 상향 이격되어 구비된다. 상기 유입부(52)의 하부로 본체(51)에는 응축수가 수용되는 수용부(55)가 구비되도록 바닥부를 가진다.

본체(51) 내부로 유입되는 고온의 기체와 냉각수 노즐(N)을 통해 본체(51) 내부에 분사하는 냉각수가 열교환하여 본체(51) 내부에서 응축되는 용수를 응축수라 칭하고, 응축수가 외기와 열교환기(30)에서 열 교환한 후 노즐(N)을 통해 본체(51) 내로 분사되는 용수를 냉각수라 칭한다.

고온의 기체는 유입부(53)를 통하여 측방에서 본체(51) 내로 유입되고 상향 유동하여 배기부(52)를 통하여 배출된다. 상기 본체(51) 내에는 유입부(53)와 배기부(52) 사이에 데미스터(D)가 설치된다. 상기 데미스터(D)는 필터의 일종으로 수증기에 포함된 미세 입자 등 이물질이 걸러지게 하며, 본체(51) 내에서 고온의 기체가 고르게 분산되어 유동되도록 하는 작용을 한다.

상기 본체(51) 내부에는 급수부(20)에 의해 냉각수를 공급하고 외기 공급부(60)에 의해 외기를 공급한다.

상기 급수부(20)는 일 단은 응축수가 저장된 수용부(55)로 연결되고, 타측에는 본체(51) 내로 연장된 급수관(21)이 구비된다. 본체(51) 내로 연장된 관체인 급수관(21)에는 그 길이 방향을 따라 이격되어 복수의 분사 노즐(N)이 구비된다.

고온의 기체에 포함되어 있는 수증기가 분사 노즐(N)을 통해 분사된 냉각수와 만나 냉각될 때 수증기가 액적으로 변화하고 분사되는 냉각수와 함께 수용부(55)로 유동하며 이에 의해 수증기의 배출을 방지하여 백연을 저감한다.

또한, 상기 외기 공급부(60)는 열 교환기(30)에서 상기 급수관(21)과 열 교환하며 본체(51) 내부로 연통되는 외기 공급관(61)으로 이루어진다.

상기 외기 공급관(61)에는 송풍 수단(62)이 구비되어 외기를 외기 공급관(61)으로 공급한다.

그런데, 상술한 바와 같은 종래 기술의 경우 수용부에 저장된 고온의 응축수를 이용하지 못하고 외기 역시 상기 응축수와 열교환되어 온도가 상승된 상태이나 이 역시 이용하여 못하여 에너지의 낭비가 심한 문제점이 있었다.

한국 등록 특허 제10-1121172호 한국 등록 특허 제10-1143196호 한국 등록 특허 제10-1585888호

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 고온의 기체와 열교환하여 고온으로 된 응축수와, 응축수와 열 교환하여 가열된 외기를 회수하여 에너지 낭비를 방지할 수 있는 폐열 에너지 회수 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 고온의 기체로부터 에너지를 회수하는 에너지 회수 장치로서, 하부에 고온의 기체가 유입되는 유입부가 구비되고, 상부에 배기부가 구비되며 하부로 낙하된 응축수가 수용되는 수용부가 형성되도록 바닥을 가지는 중공의 본체부로 이루어지며, 상기 에너지 회수 장치는 상기 수용부에 구비되어 응축수를 회수하는 응축수 회수부와, 상기 본체부 외측에 배치되어 상기 수용부에 저장된 응축수와 열교환된 외기를 회수하는 외기 회수부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐열 에너지 회수 장치를 제공한다.

상기에서, 응축수 회수부는 상기 본체부에 응축수를 공급하는 급수부와, 응축수를 회수하는 응축수 배출부와, 상기 응축수와 외기를 열교환하는 열교환부로 이루어지며, 상기 급수부는 일 측은 상기 수용부와 연결되고, 타 측은 상기 수용부보다 상향 이격된 위치에서 본체부 내로 연결되어 응축수가 분사되는 급수관과, 상기 급수관에 구비되는 펌프로 이루어지고, 상기 응축수 배출부는 수용부에 연통되어 외부로 향하는 응축수 배출관과, 상기 응축수 배출관에 구비되는 펌프로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 상기 외기 회수부는 본체부 외부에 배치되어 외기를 공급하는 송풍 수단과, 일 측은 상기 송풍 수단에 연결되고 타 측은 외부로 향하며 열 교환부에서 급수부와 열교환된 외기 회수관과, 상기 외기 회수관 일 측에 설치된 회수 밸브로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 상기 외기 회수부는 상기 외기 회수관에서 분기되어 본체부 내부로 향하는 외기 배출관과, 상기 외기 회수관과 외기 배출관 사이에 배치되는 배출 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 에너지 회수 장치에 측정부가 구비되며, 상기 측정부는 상기 배기부에 구비되어 배출되는 증기의 유량과 습도 그리고 온도를 측정하는 배출 증기 측정부와, 상기 외기 회수부의 외기 회수관 내부에 구비되어 외기의 습도와 온도를 측정하는 외기 측정부와, 상기 본체의 유입부에 구비되어 유입되는 고온의 기체의 온도와 습도를 측정하는 유입 증기 측정부와, 상기 수용부 내부에 구비되는 수위 측정부 및 온도 측정부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 상기 응축수 회수부와 외기 회수부 그리고 측정부에 각각 연결되는 제어부가 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 에너지 회수 장치를 이용한 폐열 에너지 회수 방법으로서, 본체부 내부에서 회수된 응축수는 고온의 기체와 열교환하여 가열된 후 응축수 배출부에 의해 외부로 배출되고, 열교환부에 의해 가열된 외기는 외기 회수부에 의해 회수하되, 상기 본체의 배기부를 통해 배출되는 기체의 습도가 설정값 이상이거나, 수용부 내부의 응축수의 수위가 설정값 이하인 경우 상기 응축수의 배출을 중단하는 것을 특징으로 하는 에너지 회수 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 에너지 회수 장치를 이용한 폐열 에너지 회수 방법으로서, 급수부를 가동하는 단계와, 배기부를 통해 배출되는 폐열의 습도가 설정값 미만인지 확인하는 단계와, 상기 단계에 의해 폐열의 습도가 설정값 미만인 경우 에너지 회수 장치를 가동하는 단계와, 상기 단계에 의해 폐열의 습도가 설정값 이상인 경우 폐열의 습도가 설정값 미만인지 여부를 다시 확인하는 단계와, 수용부의 응축수 수위가 설정값 미만인지 확인하는 단계와, 상기 단계에 의해 응축수 수위가 설정값 미만인 경우 응축수의 배출을 중단하고 응축수 수위가 설정값 미만인지 여부를 다시 확인하는 단계와, 상기 단계에 의해 응축수 수위가 설정값 이상인 경우 배출되는 폐열의 습도가 설정값 미만인지 여부를 확인하는 단계와, 상기 단계에 의해 배출되는 폐열의 습도가 설정값 이상인 경우 응축수의 배출을 중단한 후 상기 폐열의 습도가 설정값 미만인지 여부를 다시 확인하는 단계와, 상기 단계에 의해 배출되는 폐열의 습도가 설정값 미만인 경우 상기 수용부의 응축수 수위가 설정값 미만인지 확인하는 단계를 다시 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열 에너지 회수 방법을 제공한다.

이상 설명한 본 발명에 의해 고온의 기체에 포함된 에너지를 회수할 수 있어 에너지 낭비를 방지함은 나아가 백연 역시 저감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 폐열 배출 장치를 설명하는 개략도이며,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 회수 장치를 설명하는 개략도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 회수 장치를 운전하는 방법을 설명하는 순서도이며,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 회수 장치의 제어부 및 상기 제어부에 연결되는 구성을 나타내는 개략도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.

아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 회수 장치를 설명하는 개략도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 회수 장치를 운전하는 방법을 설명하는 순서도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 회수 장치의 제어부 및 상기 제어부에 연결되는 구성을 나타내는 개략도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 회수 장치(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 본체부(110)에 설치되는 응축수 회수부(300)와 외기 회수부(400)로 이루어진다.

에너지 회수 장치(10)의 본체(100)는 도시된 바와 같이 하부에 고온의 기체가 유입되는 통로가 되는 유입부(120)가 구비되고, 상부에 배기 통로가 되는 배기부(130)가 구비되며, 하부에 수용부(140)가 형성되도록 바닥을 가지는 중공의 본체부(110)로 이루어진다.

즉, 고온의 기체는 유입부(120)를 통해 본체부(110) 내부로 유입되고, 배기부(130)를 통해 배출된다.

응축수 회수부(300)는 상기 수용부(140)에 연결되어 응축수를 회수한다. 상기 수용부(140)에 저장된 응축수는 본체부(110) 내부에서 유입부(120)를 통하여 유입된 고온의 기체와 열교환하여 고온으로 가열된 상태이다(예를 들어 99℃이하). 이러한 응축수를 회수하면 상기 응축수에 저장된 에너지(열)를 이용할 수 있다.

상기 응축수 회수부(300)는 도시된 바와 같이 상기 본체부(110)에 냉각수를 공급하는 급수부(310)와, 응축수를 회수하는 응축수 배출부(320)와, 상기 응축수와 외기가 열교환하는 열교환부(330)로 이루어진다.

즉, 본체부(110) 내부에 유입된 냉각수는 고온의 기체를 냉각하면서 응축수로 변환되고 하부로 낙하하여 수용부(140)에 저장되는 것이다.

냉각수를 공급하는 급수부(310)는 일 측은 응축수가 저장되는 수용부(140)와 연결되고, 타 측은 상기 수용부(140)보다 상향 이격된 위치에서 본체부(110) 내로 연결되어 냉각수가 분사되는 급수관(311)과, 상기 급수관에 구비되는 펌프(P1)로 이루어진다.

상기 급수부(310)의 펌프(P1)가 작동하여 수용부(140)에 수용된 응축수는 상기 수용부(140)로부터 급수관(311)을 따라 이송되어 본체부(110) 내부로 투입된다.

상기 응축수 배출부(320)는 수용부(140)에 연통되어 외부로 향하는 응축수 배출관(322)과, 상기 응축수 배출관(322)에 구비되는 펌프(P2)로 이루어진다.

상기 수용부(140)에 저장된 응축수는 상술된 바와 같이 고온으로 가열된 상태이며, 응축수 배출관(322)을 통해 외부로 배출된 후 별도의 열 교환기(도시되지 않음) 등에 의해 에너지를 회수할 수 있게 된다.

상기 외기 회수부(400)는 상기 본체부(110) 외측에 배치되어 상기 수용부(140)에 저장된 응축수와 열교환된 외기를 회수한다.

상기 수용부(140)에 저장된 응축수는 고온으로 가열된 상태이므로 외기를 상기 응축수와의 열교환에 의해 가열한 후 회수하는 것이다.

이를 위한 외기 회수부(400)는 상기 본체부(110) 외부에 배치되어 외기를 공급하는 송풍 수단(410)과, 상기 송풍 수단(410)에 연결되는 외기 회수관(420)으로 이루어진다.

상기 외기 회수관(420)의 일 측은 상기 송풍 수단(410)에 연결되고 타 측은 열 교환부(330)를 지나 연장되어 외부로 향하며, 열 교환부(330)에서 급수부(310)의 급수관(311)과 열교환된다.

즉, 급수부(310)의 급수관(311)은 열교환부(330)를 경유한 후 본체부(110) 내로 연결된다. 열교환부(330) 내부의 급수관(311)에 흐르는 응축수는 고온이다.

상기 외기 회수관(420)이 열교환부(330) 내부에서 급수관(311)과 열교환하여 외기 회수관(420) 내부의 외기가 가열된 후 외부로 배출되어 이를 회수하여 건조기 등에 사용된다.

상기 외기 회수관(420)에는 회수 밸브(V1)가 구비되어 외기의 유동을 단속한다.

상기 외기 회수관(420)에서 분기되어 본체부(110) 내부로 향하는 외기 배출관(430)이 구비된다. 이는 배기부(130)를 통해 배출되는 배기의 습도가 높은 경우 백연 현상이 발생할 수 있어, 이를 방지하기 위해 고온의 건조한 외기를 외기 배출관(430)을 통해 본체부(110) 내부로 공급한다.

상기 외기 배출관(430)에는 배출 밸브(V2)가 구비되어 본체부(110) 내부로 공급되는 외기의 유동을 단속한다.

상기 본체부(110)와 에너지 회수부(300)에 측정부(200)가 구비되어 고온의 기체나 냉각수 또는 외기의 상태를 측정한다.

이러한 측정부(200)의 배출 증기 측정부(210)는 배기부(130)에 구비되어 배출되는 배기의 유량과 습도 그리고 온도를 측정한다.

상기 유량을 측정하기 위해서는 널리 알려진 유량계를 이용할 수 있고, 습도는 습도 센서를 이용할 수 있으며 온도는 온도 센서를 이용할 수 있다. 이러한 유량계와 습도 센서 그리고 온도 센서는 널리 알려진 구성인 관계로 자세한 설명과 도시는 생략한다.

또한, 외기의 습도와 온도를 측정하는 외기 측정부(220)는 상기 외기 회수부(400)의 외기 회수관(420) 내부에 구비된다.

상기 본체부(110)의 유입부(120)에 구비되는 유입 증기 측정부(230)는 상기 유입부(120)를 통해 유입되는 고온의 기체의 온도와 습도를 측정한다.

상기 수용부(140) 내부에 저장되는 응축수의 수위와 온도는 상기 수용부(140) 내부에 구비되는 수위 측정부(240) 및 온도 측정부(250)에 의해 측정된다.

이러한 측정부(200)와 상기 응축수 회수부(300) 그리고 외기 회수부(400)는 제어부(CON)에 연결되어 제어된다.

즉, 상기 측정부(200)로부터 전달된 각종 측정 결과가 제어부(CON)로 전달되고 상기 측정 결과에 따라 제어부(CON)가 소정의 판단을 하여 응축수 회수부(300)와 외기 회수부(400)를 제어하며 이에 대해서는 따로이 설명한다.

이상 설명된 바와 같은 본 발명의 에너지 회수 장치(10)를 이용하여 본체부(110) 내부에서 회수된 응축수는 응축수 배출부(320)에 의해 외부로 배출되고, 열교환부(330)에 의해 가열된 외기는 외기 회수부(400)에 의해 회수된다.

이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 회수 장치(10)를 이용한 폐열 에너지 회수 방법에 대해 설명한다.

상기 본체(100)는 상기 본체부(110) 내부에 공급된 냉각수가 유입부(120)를 통하여 유입된 고온의 기체와 열교환되어 가열된 후 응축수 배출부(320)에 의해 외부로 배출되고, 열교환부(330)에 의해 가열된 외기는 외기 회수부(400)에 의해 회수되는 방법에 의해 운전된다.

다만, 상기 본체부(110)의 배기부(130)를 통해 배출되는 배기의 습도가 설정값 이상인 경우 백연 현상이 발생할 우려가 있고, 수용부(140) 내부의 응축수의 수위가 설정값 이하인 경우 응축수가 부족하여 백연 현상이 발생할 우려가 있으므로 상기 응축수의 배출을 중단한다.

상기 백연 현상은 배기부(130)를 통하여 배출되는 배기(습공기)가 대기의 찬 공기와 희석되는 과정에서 이슬점 이하로 냉각될 때 형성되는 것으로 습공기선도의 100% 포화곡선 상부측의 조건으로 냉각되는 환경에서 발생된다.

특히, 백연 현상은 따뜻한 토출 배기가 찬 대기와 혼합되는 경우 발생된다.

즉, 굴뚝 등에서 배출되는 배기는 고온 다습한 공기로 배출되는 순간 외부 공기와 혼합되면서 급격하게 온도가 떨어지게 된다. 이때 습도는 이론적으로 100% 이상으로 존재할 수 없기 때문에 온도 저하와 함께 과포화된 수증기는 물방울로 만들어지게 되고, 이렇게 생성된 물방울들이 빛의 반사에 의해 하얀 연기처럼 보이는 백연 현상이 발생된다.

이러한 백연은 오염물질은 아니지만 외부에서 바라볼 때 시각적으로 부담을 주는 가시오염처럼 보이기도 하고, 또한 물방울이 과도하게 형성되면서 굴뚝 주변으로 낙하하여 불쾌감을 주거나 도로에 떨어져 동절기에 얼어붙는 빙판현상 등이 발생되는 문제가 있다.

이러한 백연 현상의 발생을 방지하기 위해 본 발명의 에너지 회수 장치(10)에 의해 에너지를 회수하는 중이라도, 본체부(110)의 배기부(130)를 통해 배출되는 배기의 습도가 설정값 이상인 경우 응축수의 배출을 중단하여 본체부(110) 내부로 공급되는 응축수의 수량을 증가시킨다.

이러한 방법에 의해 보다 많은 고온의 기체에 포함된 수증기가 냉각수와 만나 액화되어 수용부(140)로 낙하하며 백연 현상을 방지하게 되는 것이다.

한편, 수용부(140) 내부의 응축수의 수위가 설정값 이하인 경우 상기 응축수의 수량이 부족하여 백연 현상이 발생할 수 있으므로 상기 응축수의 배출을 중단한다.

상기 배기의 습도는 상기 배출 증기 측정부(210)에 의해 측정될 수 있으며, 측정된 결과는 제어부(CON)에 의해 판단되어 응축수 배출부(320)의 펌프(P2)의 작동을 중단하여 응축수 배출을 중단할 수 있다.

또한, 수용부(140)의 응축수 수위는 수위 측정부(240)에 의해 측정될 수 있으며, 측정된 결과는 제어부(CON)에 의해 판단되어 응축수 배출부(320)의 펌프(P2)의 작동을 중단하여 응축수 배출을 중단할 수 있다.

이하 본 발명의 방법(S100)에 대해 보다 구체적으로 설명한다.

우선, 급수부(310)를 가동하여 본체부(110)에 냉각수를 공급한다(S110; 이하 제1단계라 함). 상기 제어부(CON)가 급수관(311)에 구비된 펌프(P1)를 구동하여 냉각수를 본체부(110)에 공급한다.

이후, 배기부(130)를 통해 배출되는 배기의 습도가 설정값 미만인지 확인한다(S120; 이하 제2단계라 함).

상기 제2단계(S120)에서 배기의 습도는 배출 증기 측정부(210)에서 측정되며 상기 습도가 설정값 미만인지 여부는 제어부(CON)에서 판단된다.

상기 제2단계(S120)에서 배기의 습도가 설정값 미만인 것으로 판단된 경우 백연 현상이 발생하지 않을 것으로 보아 에너지 회수 장치(10) 즉, 외기 회수부(400)와 응축수 회수부(300)를 가동한다(S130;이하 제3단계라 함).

상기 제3단계(S130)에서 응축수는 응축수 배출부(320)에 의해 배출되며, 이를 위해 제어부(CON)가 응축수 배출관(322)에 구비된 펌프(P2)를 구동하여 응축수가 외부로 배출되게 할 수 있다.

배출되는 응축수의 온도는 수용부(140)에 설치된 온도 측정부(250)에 의해 측정되며 상기 응축수의 온도가 설정된 범위를 벗어나는 경우 제어부(CON)가 상기 펌프(P2)의 작동을 중단하여 응축수 배출을 중단할 수 있다.

응축수 배출부(320)의 응축수 배출관(322)에는 필터(323)가 구비되어 이물질이 외부로 배출되지 않도록 한다.

외부로 회수되는 외기는 외기 회수관(420)에 구비된 외기 측정부(220)에 의해 온도와 습도가 측정되고 제어부(CON)에서 건조기 등에 사용할 수 있는지 여부를 확인한다. 상기 제어부(CON)가 회수 밸브(V1)를 작동하여 상기 외기 회수관(420)에서 유동하는 외기를 단속할 수 있다.

만일 제2단계(S120)에 의해 배기의 습도가 설정값 이상인 경우 백연 현상이 발생할 수 있으므로 에너지 회수 장치(10)를 가동하지 않고 다시 배기의 습도를 확인하는 단계(S140;이하 제4단계라 함)를 수행한다.

상기 제3단계(S130) 수행 후, 수용부(140)의 응축수 수위가 설정값 미만인지 확인한다(이하 제5단계라 함).

응축수의 수위는 수위 측정부(240)와 제어부(CON)에 의해 확인된다.

만일 상기 제5단계(S150)에 의해 응축수 수위가 설정값 미만인 경우 응축수가 부족하므로 응축수의 배출을 중단하고, 응축수 수위가 설정값 미만인지 여부를 다시 확인하는 단계(S160;이하 제6단계라 함)를 수행한다.

이때, 상기 제6단계(S160)에서 응축수의 배출은 중단되나 외기는 외기 회수부(400)에 의해 계속적으로 회수될 수 있다.

물론 상기 배출 밸브(V2)에 의해 외기 배출관(312)을 통해 외기를 본체부(110)에 필요에 따라 공급할 수 있으며, 이러한 배출 밸브(V2)는 제어부(CON)에 의해 제어된다.

상기 제5단계(S150)에 의해 응축수 수위가 설정값 이상인 경우 응축수가 부족하지 않으므로 응축수 배출을 유지하고 배출되는 배기의 습도가 설정값 미만인지 여부를 다시 확인하는 단계(S170;이하 제7단계라 함)를 수행한다.

이는 제2단계(S120)에서 배기의 습도를 확인하였지만 에너지 회수 장치(10)의 구동에 의해 배기의 습도가 다시 상승되어 백연 현상이 발생할 수 있으므로 제7단계(S170)에서 배기의 습도를 다시 확인하는 것이다.

상기 제7단계(S170)에서 배출되는 배기의 습도가 설정값 이상인 경우 백연 현상이 발생할 수 있으므로 응축수의 배출을 중단하고 상기 배기의 습도가 설정값 미만인지 여부를 다시 확인하는 단계(S180;이하 제8단계라 함)를 수행한다.

이때, 외기는 외기 회수부(400) 의해 계속 회수될 수 있고, 필요에 따라 외기 배출관(430)을 통해 외기를 본체부(110)에 공급할 수 있으며, 이는 제어부(CON)가 회수 밸브(V1) 또는 배출 밸브(V2)를 구동함에 의할 수 있다.

만일 상기 제7단계(S170)에 의해 배출되는 배기의 습도가 설정값 미만인 경우 백연 현상이 발생할 우려가 적으므로 에너지 회수 장치(10)를 계속 가동하며 상기 수용부(140)의 응축수 수위가 설정값 미만인지 확인하는 제5단계(S150)를 다시 수행한다(S190).

한편, 유입부(120)를 통해 본체부(110)로 유입되는 고온의 기체의 온도와 습도는 유입 증기 측정부(230)와 제어부(CON)에 의해 확인할 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.

100 : 본체 110 : 본체부
120 : 유입부 130 : 배기부
140 : 수용부 200 : 측정부
210 : 배출 증기 측정부 220 : 외기 측정부
230 : 유입 증기 측정부 240 : 수위 측정부
250 : 온도 측정부 300 : 응축수 회수부
310 : 급수부 311 : 급수관
320 : 응축수 배출부 322 : 응축수 배출관
323 : 필터 P2 : 펌프
330 : 열교환부 400 : 외기 회수부
410 : 송풍 수단 420 : 외기 회수관
430 : 외기 배출관 V1 : 회수 밸브
V2 : 배출 밸브 P1 : 펌프

Claims (8)

1. 고온의 기체로부터 에너지를 회수하는 폐열 에너지 회수 장치로서,
   하부에 고온의 기체가 유입되는 통로가 되는 유입부가 구비되고 상부에 배기 통로가 되는 배기부가 구비되며 수용부가 형성되도록 바닥을 가지는 중공의 본체부와,
   상기 수용부에 연결되어 응축수를 회수하는 응축수 회수부와,
   상기 본체부 외측에 구비되어 수용부에 저장된 응축수와 열교환 된 외기를 회수하는 외기 회수부로 이루어지고, 응축수 회수부를 이루는 급수관에서 분사되는 냉각수와 하부에 구비된 유입부를 통하여 유입된 고온의 기체가 상기 본체부 내에서 열교환하여 생성되는 응축수는 하부로 낙하하여 수용부에 수용되며;
   상기 응축수 회수부는 본체부에 냉각수를 공급하는 급수부와, 응축수와 외기가 열교환되는 열교환부로 이루어지며;
   상기 급수부는 일측은 응축수가 저장되는 수용부에 연결되고 상기 열교환부를 지나 타측은 수용부보다 상향 이격된 위치에서 본체부 내로 연결되어 냉각수가 분사되도록 하는 급수관과, 상기 급수관에 구비되는 펌프로 이루어지며;
   상기 외기 회수부는 본체부 외부에 배치되어 외기를 공급하는 송풍 수단과, 상기 송풍 수단에 연결된 외기 회수관과, 상기 외기 회수관에서 분기된 외기 배출관으로 이루어지며; 상기 외기 회수관은 일측은 송풍 수단에 연결되고 급수관과 열교환되도록 열교환부를 지나고 회수밸브가 구비되어 외부로 향하며, 상기 외기 배출관은 외기 회수관에서 분기되고 배출밸브가 구비되어 본체부 내로 연장되며 ;
   상기 배기부에는 측정부를 이루며 배출되는 배기의 습도와 온도를 측정하는 배출 증기 측정부가 구비되고;
   상기 응축수 회수부와, 상기 외기 회수부와, 상기 측정부에 연결되는 제어부가 구비되며;
   상기 배출 증기 측정부에서 측정된 결과가 제어부에서 판단되어 외기 회수관에 구비되는 회수밸브와 외기 배출관에 구비된 배출밸브의 개폐가 제어되어 열교환부에서 응축수와 열교환된 외기가 본체부 내로 공급되거나 외부로 배출되도록 작동하는 것을 특징으로 하는 폐열 에너지 회수 장치.
2. 제1 항에 있어서, 상기 응축수 회수부는 응축수를 회수하는 응축수 배출부를 더 포함하고; 상기 응축수 배출부는 수용부에 연통되어 외부로 향하는 응축수 배출관과, 상기 응축수 배출관에 구비되는 펌프로 이루어진 것을 특징으로 하는 폐열 에너지 회수 장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제2 항에 있어서, 상기 측정부는 상기 수용부 내부에 구비되는 수위 측정부 및 온도 측정부를 더 포함하며; 상기 수위 측정부와 온도 측정부에서 측정되는 측정값이 제어부로 전달되어 응축수 배출관에 구비되는 펌프의 구동이 제어되는 것을 특징으로 하는 폐열 에너지 회수 장치.
6. 삭제
7. 제5 항에 기재된 폐열 에너지 회수 장치를 이용한 폐열 에너지 회수 방법으로서, 본체부 내부에 공급된 냉각수는 유입부를 통하여 유입된 고온의 기체와 열교환하여 가열된 후 수용부에 수용되고 응축수 배출부를 통해 외부로 배출되고, 상기 배기부를 통해 배출되는 배기의 습도가 설정값 이상이거나 수용부 내부의 응축수의 수위가 설정값 이하인 경우, 상기 응축수 배출관을 통한 응축수의 배출을 중단하는 하는 것을 특징으로 하는 에너지 회수 방법.
8. 삭제

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