KR101897035B1 - 분진 포집 성능을 향상시키는 고형연료 저장고 실내 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 측벽들로 둘러싸인 내부공간을 형성하고 제1 측벽 하단에는 공기 유입창이 형성되고 상기 제1 측벽과 대면하는 제2 측벽의 하단에는 상기 내부공간의 공기를 흡입하는 후드가 설치되는 저장고 하우징과, 상기 저장고 하우징의 천장으로부터 상기 바닥을 향해 연장되고 상기 유입창의 전방에 배치되어 상기 유입창으로 유입된 공기 흐름 방향을 변화시키며, 서로 다른 길이를 갖도록 형성되어 각 지점의 유로 넓이를 달리하도록 형성되는 복수의 차단벽을 포함하는 분진 포집 성능을 향상시키는 고형연료 저장고 실내 구조를 개시한다.

Description

분진 포집 성능을 향상시키는 고형연료 저장고 실내 구조{INDOOR STRUCTURE OF SOLID FUEL STOREHOUSE FOR ENHANCING DUST-FILTERING PERFORMANCE}

본 발명은 분진 포집 성능을 향상시키는 고형연료 저장고 실내 구조에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 원료저장고 내부 유체 흐름의 방향 및 속도를 변화시켜 여과 집진기 후드에 포집되는 분진을 증가시킬 수 있는 저장고 실내 구조에 관한 것이다.

바이오매스 고형연료 등 원료를 보관하는 저장고는 협소한 공간에서 하역, 저장, 상탄을 동시에 수행하여 많은 양의 분진이 발생한다. 원료저장고에서는 일일 원료 사용량에 따라 약 35회 가량 차량 출입이 이루어질 수 있으며 고형연료의 등급 차이에 따라 수차례의 적재, 혼소, 상탄 등의 작업이 이루어진다.

이러한 작업을 수행하기 위해 저장고 내부에 근무자가 배치될 수 밖에 없는데 저장고 내부에서 발생하는 다량의 비산먼지 때문에 작업자의 건강이 악화될 수 있다는 문제가 존재한다.

저장고 내부의 비산먼지를 제거하는 기술에 관련하여, 대한민국 등록특허 제10-1287402호 '지붕형 산업용 집진시스템'(이하 '특허문헌 1'이라 함)에서는 상대적으로 소형 제작된 복수 개의 집진유닛을 산업용 건물의 지붕에 일정간격으로 이격 배치하여 요구되는 집진기능은 그대로 구현하면서 집진설비의 제조 및 설치비용을 최소화하는 기술을 제안하고 있다. 또한, 특허문헌 1에서는 각 집진유닛 별로 유입되는 분진량 또는 동작상태에 따라 개별적 또는 통합적으로 복수 개의 집진유닛을 중앙제어할 수 있게 하여 동작상태를 관리자가 용이하게 확인할 수 있게 하는 구성을 개시한다.

대한민국 등록특허 제10-1287402호

본 발명은 고형연료 저장고 내부의 비산 먼지를 제거하여 저장고 내부 작업 환경을 개선하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예예 따른 분진 포집 성능을 향상시키는 고형연료 저장고 실내 구조은 측벽들로 둘러싸인 내부공간을 형성하고, 제1 측벽 하단에는 공기 유입창이 형성되고 상기 제1 측벽과 대면하는 제2 측벽의 하단에는 상기 내부공간의 공기를 흡입하는 후드가 설치되는 저장고 하우징과, 상기 저장고 하우징의 천장으로부터 바닥을 향해 연장되고 상기 유입창의 전방에 배치되어 상기 유입창으로 유입된 공기 흐름 방향을 변화시키며, 서로 다른 길이를 갖도록 형성되어 각 지점의 유로 넓이를 달리하도록 형성되는 복수의 차단벽을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 차단벽은 상기 유입창과 대면하는 제1 차단벽과, 상기 제1 차단벽의 후방에 배치되며 상기 제1 차단벽보다 길게 형성되는 제2 차단벽을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 차단벽의 하단과 바닥 사이의 거리(b)는 상기 유입부 바닥과 천장사이의 거리(a) 보다 작게 형성되어 상기 유입부 바닥에서 상기 제1 차단벽 쪽으로 진입하는 공기의 유속을 증가시킨다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 차단벽의 후방에 배치되며 상기 제1 차단벽보다 짧게 형성되는 제3 차단벽을 포함하여 상기 제3 차단벽을 지나는 공기의 유속을 감소시킨다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 차단벽은 상기 유입창의 일부와 중첩되도록 형성되고, 상기 제2 차단벽은 상기 유입창의 나머지 일부와 중첩되도록 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 차단벽의 하단에는 상기 유입창으로 유입된 공기의 방향을 변경시키는 기류유도곡면이 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 차단벽은 적치 원료의 상부에 배치되고, 상기 기류유도곡면의 기울기(θ2)는 상기 적치 원료 경사면의 기울기(θ1)보다 크게 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 차단벽의 전면에는 상기 차단벽의 두께 방향으로 함몰되고 상하 방향으로 연장된 복수의 골을 구비하는 기류가이드홈을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 차단벽의 후면에는 후방의 차단벽에 부딪쳐 되돌아 온 공기를 하방으로 유도할 수 있도록 상기 차단벽의 두께 방향으로 함몰되고 상하 방향으로 연장된 복수의 골을 구비하는 기류가이드홈이 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 저장고 내부 구조를 변경하여 실내 공기 흐름의 방향과 속도를 제어함에 따라 저장고 내부의 비산 먼지를 제거하여 저장고 내부 작업 환경을 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원료저장고 내부 구조 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차단벽의 측면 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단벽의 정면 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 원료저장고 실내 공기흐름을 분석한 실험데이터이다.

이하, 본 발명에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원료저장고(100) 내부 구조를 설명하기 위한 설계도이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원료저장고(100) 내부 구조 개념도이다.

도 1을 참조하면, 원료저장고(100)는 사방을 둘러싸 폐쇄된 공간을 형성하는 벽면들을 포함하며, 이러한 벽면들 중에는 서로 대면하도록 배치된 제1 측벽(110)과 제2 측벽(120)이 포함될 수 있다. 제1 측벽(110)과 제2 측벽(120)은 정확히 반대 방향에 배치될 필요는 없으며 두 측벽 사이에서 유체 흐름이 생성될 수 있도록 서로 이격되어 있으면 충분하다.

제1 측벽(110)의 하단에는 공기가 유입되는 유입창(112)이 형성되며, 제2 측벽(120)의 하단에는 원료저장고(100) 내부의 공기를 흡입하는 후드(211)가 설치된다.

유입창(112)으로 유입된 공기는 원료저장고(100) 내부 구조에 의하여 바닥면을 향해 하강하여 진행하게 되며, 유입창(112) 부근에서 빠른 하강 기류를 형성하여 분진이 바닥에 쌓이거나 공기 중으로 분산되지 않고 하방으로 빠르게 흘러가게 한다.

원료저장고(100)의 바닥에는 원료(130)가 적치될 수 있다.

적치 원료에 의하여 유입 공기가 타고 흐르는 굴곡이 형성될 수 있다.

이하에서 설명하는 '바닥'은 저장고 바닥면(133)과 적치 원료 경계면(표면)에 의해 형성되는 굴곡면을 포함한다.

도시된 바에 따르면, 원료(130)는 제1 측벽 및 제2 측벽에 인접하여 적치될 수 있다.

제1 측벽 부근에 적치된 원료의 상부면(131)은 유입창(112)과 맞닿아 유입되는 공기와 최초로 접하도록 형성되며, 제2 측벽 부근에 적치된 원료의 상부면(135)은 후드(211)와 맞닿아 원료저장고(100)에서 배출되는 공기가 최후로 거쳐 지나가도록 형성된다.

원료저장고(100) 중심부에는 적치 원료들 사이로 바닥면(133)이 노출된다.

도시된 바에 따르면, 원료저장고(100)의 천장에는 복수개의 차단벽이 설치될 수 있다.

차단벽은 유입창(112)의 전면에 상기 유입창(112)과 중첩되도록 배치될 수 있다. 차단벽이 유입창(112)의 전면에 중첩되도록 배치되어 유입창(112)으로 유입된 공기가 차단벽에 부딪쳐 하방으로 내려갈 수 있게 한다. 차단벽에는 하강 기류를 생성시키기 위한 구조가 적용될 수 있다. 이에 대해서는 아래에서 도 2 및 도 3을 참조하여 구체적으로 설명한다.

차단벽은 원료저장고(100) 내부 공기의 진행 방향으로 이격되어 배치된 하방으로 돌출된 벽들을 포함한다. 돌출된 벽들은 원료저장고(100)의 천장에서 바닥을 향해 연장되며 서로 평행을 이루도록 배치될 수 있다. 본 명세서에서 천장이라 함은 원료저장고(100) 상부 트러스를 의미할 수 있다.

제1 차단벽(141)은 복수의 차단벽 중 제일 앞쪽에 배치되며 유입창(112)의 일부와 중첩되도록 유입창(112)의 전면에 배치된다. 즉, 유입창(112)을 통해 유입된 공기의 일부는 제1 차단벽(141)에 가로막히게 된다.

제2 차단벽(142)은 제1 차단벽(141)의 뒤쪽에 배치되며 제1 차단벽(141)보다 짧게 형성된다. 다시 말해, 도시된 바와 같이 제2 차단벽(142)이 천장으로부터 바닥을 향해 연장된 길이는 제1 차단벽(141)이 천장으로부터 바닥을 향해 연장된 길이 보다 더 클 수 있다. 제1 차단벽(141)과 중첩되지 않는 제2 차단벽(142)의 끝부분(추가 연장 부분)은 유입창(112)의 하단부와 중첩되도록 배치된다.

제3 차단벽(143)은 제2 차단벽(142)의 뒤쪽에 배치되며 제2 차단벽(142)보다 짧게 형성된다. 다시 말해, 도시된 바와 같이 제3 차단벽(143)이 천장으로부터 바닥을 향해 연장된 길이는 제2 차단벽(142)이 천장으로부터 바닥을 향해 연장된 길이 보다 더 작을 수 있다.

제4 차단벽(144)은 제3 차단벽(143) 뒤쪽에 배치되며 제3 차단벽(143)보다 짧게 형성된다. 다시 말해, 제4 차단벽(144)이 천장으로부터 바닥을 향해 연장된 길이는 제3 차단벽(143)이 천장으로부터 바닥을 향해 연장된 길이 보다 더 작을 수 있다.

도 1에는 4개의 차단벽이 도시되어 있지만 필요에 따라 차단벽의 수를 늘리거나 줄이는 것이 가능하다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제1 차단벽(141)은 제1 측벽 부근에 적치된 원료의 상부에 배치되고 제2 차단벽(142) 및 제3 차단벽(143)은 바닥면(133)의 상부에 배치될 수 있다. 제4 차단벽(144)은 제2 측벽 부근에 적치된 원료의 상부에 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 원료의 상부면(131)과 천장과의 거리(a)는 제1 차단벽(141)과 적치 원료와의 거리(b) 및 제2 차단벽(142)과 바닥면(133)과의 거리(c) 보다 크게 형성된다.

유입창(112)으로 유입된 공기는 적치 원료의 표면을 따라 흐르며 속도가 증가된다. 다시 말해, 유입창(112)을 통해 유입된 공기는 넓은 유로(a 거리를 표시한 지점)를 거쳐 좁은 유로로 진입하게 되며(b 거리를 표시한 지점) 베르누이 원리에 따라 좁은 유로에서 상대적으로 빠른 유속을 갖게 된다.

마찬가지로 바닥면(133) 상부를 흐르는 공기는 제2 차단벽(142)에 의해 좁아진 유로에 의해 빠른 유속을 갖게 된다. 본 발명의 일 실시예에 의하면 제2 차단벽(142)과 바닥면(133)과의 거리가 다른 차단벽과 바닥과의 거리보다 작게 형성될 수 있다.

제4 차단벽(144)과 바닥과의 거리(d)는 제1 차단벽(141)과 바닥과의 거리(b)보다 크게 형성될 수 있다. 즉, 원료저장고(100) 앞부분의 유로는 좁게 형성되고 뒷부분의 유로는 넓게 형성될 수 있으며, 원료저장고(100) 앞뒤의 차단벽은 서로 비대칭으로 형성된다.

도 1을 참조하면, 원료저장고(100) 내부 공기의 전반적인 흐름은 가는 화살표로 표시되어 있으며 차단벽에 의해 생성되는 기류는 굵은 화살표로 표시되어 있다.

도시된 바에 따르면, 제1 차단벽(141)에 부딪친 공기는 제1 차단벽(141)을 타고 상승하거나 하강하게 된다. 제1 차단벽(141)을 타고 상승한 공기는 천장을 따라 흘러 제1 하강기류(I)를 형성한다. 제1 하강기류(I)는 유입하는 공기가 아래쪽으로 흐르도록 힘을 가한다.

제1 차단벽(141)을 타고 하강하는 기류는 제2 하강기류(II)를 생성한다. 제2 하강기류(II)는 제1 차단벽(141)을 지나며 빨라지는 공기를 가속하는 역할을 한다.

제2 차단벽(142)에 부딪쳐 상승하는 공기는 다시 제1 차단벽(141)의 후면을 따라 흘러 제3 하강기류(III)를 생성한다. 제3 하강기류(III)는 적치 원료의 표면을 따라 흐르는 공기가 바닥으로 깔려서 흐르도록 돕는다.

바닥면(133)을 거친 공기는 제2 측벽 부근에 적치된 원료 표면을 따라 흐르며 상승기류를 생성한다.

제4 차단벽(144)과 바닥과의 거리(d)가 다른 차단벽과 바닥과의 거리보다 크게 형성되어 제4 차단벽(144)을 지나는 공기는 유속이 다소 줄어들 수 있다.

제2 측벽 부근 원료 상부면(135)을 지난 공기는 제2 측벽(120) 하단에 형성된 후드(211)로 흡입된다.

여과 집진기(200)의 후드(211)를 통해 공기가 흡입되기 때문에 원료저장고(100) 내부의 기압이 낮아지게 되고 유입창(112)으로 유입된 공기는 원료저장고(100) 바닥을 따라 흐르며 후드(211)에 도달하게 된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차단벽의 측면 개념도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단벽의 정면 개념도이다.

도 2 및 도 3을 참조하여 하강기류를 생성시키는 차단벽 구조에 대해 설명한다.

도 2를 참조하면, 제1 차단벽(141)의 하단에는 기류유도곡면(141a)이 형성될 수 있다. 기류유도곡면(141a)의 기울기(θ2)는 적치 원료의 경사면 기울기(θ1) 보다 크게 형성된다.

기류유도곡면(141a)의 기울기(θ2)는 도시된 바와 같이 기류유도곡면(141a) 최저점과 곡면이 시작되는 지점을 연결하는 직선의 기울기를 의미한다.

유입창(112)을 통해 유입된 공기는 기류유도곡면(141a)에 부딪치게 되고 기류유도곡면(141a)을 지나며 흐름의 방향이 변하게 된다. 이 때 기류유도곡면(141a)의 기울기(θ2)가 적치 원료의 경사면 기울기(θ1) 보다 크기 때문에 적치 원료의 경사면을 지나는 공기는 하방으로 밀착되는 힘을 받게 된다.

도 3을 참조하면, 제1 차단벽(141)의 전면에는 차단벽의 너비 방향으로 이격되어 배치되는 복수의 기류가이드홈(141b)이 형성될 수 있다.

기류가이드홈(141b)은 제1 차단벽(141)의 전면에서 두께 방향으로 들어간 골을 형성하며 제1 차단벽(141)에 부딪친 공기는 분산되지 않고 기류가이드홈(141b)의 골을 따라 흐르며 강한 하강기류(제2 하강기류)를 생성한다.

도시된 실시예에 따르면 복수의 기류가이드홈(141b)이 서로 평행하게 배치되어 있으나 다른 실시예에 따르면 기류가이드홈(141b)들은 서로 평행을 이루지 않도록 형성될 수도 있다. 예를 들어, 기류가이드홈(141b)들은 M자나 W자 형태로 끝이 특정 지점으로 모이도록 배치될 수 있다. 이러한 구조를 통해 특정 지점에서 하강기류가 다른 지점보다 강해지도록 유도하는 것이 가능하다.

기류가이드홈(141b)은 제1 차단벽(141)의 후면에도 형성될 수 있다.

제2 차단벽(142)에 부딪쳐 상승한 공기는 제1 차단벽(141) 후면에 형성된 기류가이드홈(141b)의 골을 따라 흐르며 강한 하강기류(제3 하강기류)를 생성할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 원료저장고(100) 실내 공기흐름을 분석한 실험데이터이다.

도 4를 참조하면, 원료저장고(100) 실내 공기흐름이 어떻게 이루어지는지 확인할 수 있다.

도시된 바에 따르면, 유입창(112)으로 유입된 공기는 제1 하강기류(I)의 영향을 받아 유입창 부근에서 높은 속도를 가지게 되며, 바닥면에 인접하여 흐르는 공기는 차단벽과 적치 원료 경사면에 의해 기저바닥면(133)으로 흘러들게 된다.

또한, 도 4를 참조하면, 제1 차단벽(141)과 제2 차단벽(142) 하부에서 화살표가 밀집되어 있으며 바닥에 가까울수록 색이 진해지는 것을 확인할 수 있다. 즉, 차단벽 아래에서 유체 흐름 밀도가 높아지며 바닥으로 공기가 밀집되며 바닥면 부근의 이동속도가 상대적으로 높아진다는 것을 확인할 수 있다.

상기에서 살펴본 원료저장고(100) 실내 구조에 따르면 유입창(112)으로 유입된 분진을 포함한 공기는 바닥면에 밀착하여 높은 속도를 가지고 흘러 맞은편 호퍼에 도달하는 것을 확인할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

100 : 원료저장고 110 : 제1 측벽
112 : 유입창 120 : 제2 측벽
141 : 제1 차단벽 141a : 기류유도곡면
141b : 기류가이드홈 142 : 제2 차단벽
143 : 제3 차단벽 144 : 제4 차단벽
200 : 여과 집진기

Claims (5)

1. 측벽들로 둘러싸인 내부공간을 형성하고, 제1 측벽 하단에는 공기 유입창이 형성되고 상기 제1 측벽과 대면하는 제2 측벽의 하단에는 상기 내부공간의 공기를 흡입하는 후드가 설치되는 저장고 하우징;
   상기 저장고 하우징의 천장으로부터 바닥을 향해 연장되고 상기 유입창의 전방에 배치되어 상기 유입창으로 유입된 공기 흐름 방향을 변화시키도록 형성되는 복수의 차단벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 분진 포집 성능을 향상시키는 고형연료 저장고 실내 구조.
2. 제1항에 있어서,
   상기 차단벽은,
   상기 유입창과 대면하는 제1 차단벽; 및
   상기 제1 차단벽의 후방에 배치되며 상기 제1 차단벽보다 길게 형성되는 제2 차단벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 분진 포집 성능을 향상시키는 고형연료 저장고 실내 구조.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 차단벽의 하단과 바닥 사이의 거리(b)는 바닥과 천장사이의 거리(a) 보다 작게 형성되어 상기 제1 차단벽 쪽으로 진입하는 공기의 유속을 증가시키는 것을 특징으로 하는 분진 포집 성능을 향상시키는 고형연료 저장고 실내 구조.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1 차단벽은 상기 유입창의 일부와 중첩되도록 형성되고, 상기 제2 차단벽은 상기 유입창의 나머지 일부와 중첩되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 분진 포집 성능을 향상시키는 고형연료 저장고 실내 구조.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제1 차단벽의 하단에는 상기 유입창으로 유입된 공기의 방향을 변경시키는 기류유도곡면이 형성되고,
   상기 제1 차단벽의 전면에는 상기 차단벽의 두께 방향으로 함몰되고 상하 방향으로 연장된 복수의 골을 구비하는 기류가이드홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 분진 포집 성능을 향상시키는 고형연료 저장고 실내 구조.

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