KR101972717B1 - 증기관을 이용한 폐열회수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료의 연소에 따라 발생하는 배기가스의 폐열을 회수하여 이를 순환수 및 공기의 예열수단으로 활용하도록 하여 합리적인 연료사용이 가능하고 대기오염을 최소화시킬 수 있도록 한 폐열회수장치에 관한 것이다.

Description

증기관을 이용한 폐열회수장치{Heat recovery apparatus using steam pipe}

본 발명은 증기관을 이용한 폐열회수장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 산업용 보일러에서 발생되는 폐열을 재활용함으로써 에너지효율이 증대되고 대기오염을 최소화시킬 수 있는 폐열회수장치에 관한 것이다.

보일러는 석유, 가스 등의 연료와 전기를 에너지원으로 열에너지를 발생하고, 열에너지와 물의 열교환에 의하여 난방수 또는 온수를 생성하는 장치로 에너지원에 따라 기름보일러, 가스보일러, 전기보일러로 등으로 부르고 있다.

이러한 보일러는 가정용, 농업용, 산업용 등 여러 분야에서 폭넓게 활용될 수 있도록 다양한 구성의 것들이 제안되고 있다.

특히 근자에는 가열수단에서 발생하는 열량이 대기로 배출되는 폐열을 회수하여 난방 효율성을 개선할 수 있는 기술들과, 축열재를 이용하는 기술들이 다수 제안되고 있다.

대표적인 예로, 대한민국 공개특허공보(A)10-2011-0076351호(20110706)의 잠열활용 난방용 보일러가 제안되고 있으며, 이의 구성은 수조용 내통에 연소실과 다수개의 연관들이 형성되며 연소실의 연소가스가 연관들을 통해 외부의 배기출구로 배출되는 보일러에 있어서, 수조용 내통을 둘러싸는 잠열재실을 형성하고 상기 잠열재실을 단열재와 보일러외통으로 차례로 감싸서 보일러 본체를 구성하며, 상기 잠열재실에는 유기계 상변화물질로서 55~75℃범위의 상변화구간을 갖는 잠열재를 액상으로 채워 밀폐되게 구성하여서 수조용 내통에 채워진 난방수의 온도가 상기 상변화구간 아래로 떨어짐에 따라 액상 유기계 상변화물질이 고상으로 상변화하면서 발생한 잠열로 난방수를 데워주게 구성한 것이다.

그러나, 전술한 종래의 보일러는 연관이 수직으로 설치되어 있어 연소실에서 상승하는 폐열을 회수하는 효과가 저하되는 구성으로 상당량의 열량이 배기출구를 통해 대기로 배출되는 것으로 폐열 회수성을 보장하기 어려운 구조이다.

다른 예로는 대한민국 등록특허공보(B1)10-1770524호(20170823)의 보일러 폐열 회수장치가 제안되고 있으며, 이의 구성은 보일러 본체에서 배출되는 연소가스가 유입되는 연소가스 유입관; 열교환을 마친 가스가 배출되는 가스 배기관; 상기 연소가스 유입관이 하부에 설치되고 상기 가스 배기관이 상부에 형성되는 케이스; 물이 흐르는 복수의 열교환용 코일과 연소가스에 접촉되어 상기 열교환용 코일로 열을 전달하는 복수의 전열핀으로 구성되어 상기 케이스 내에 배치되며 역류형 열교환 구조를 갖는 에어프리히터; 상기 열교환용 코일이 다수 연결되어 상기 열교환용 코일로 원수를 공급하는 공급헤더; 및 상기 열교환용 코일이 다수 연결되어 상기 열교환용 코일을 따라 이동하면서 가열된 온수가 일시 저장되는 배출헤더를 포함하고, 상기 열교환용 코일은, 일측 끝단이 케이스의 상단측에서 돌출되어 상기 공급헤더에 연결되고, 타측 끝단이 케이스의 하단 부분에서 돌출되어 상기 배출헤더에 연결되고, 상기 보일러 본체의 원수 공급관에서 분기된 가지관이 상기 공급헤더에 연결되어 상기 공급헤더로 원수를 공급하고, 상기 배출헤더의 온수는 상기 배출헤더에 연결된 출수관을 거쳐 상기 보일러 본체의 상기 원수 공급관으로 유입되거나 별도 경로를 통해 온수 저장부에 저장되며, 상기 공급헤더의 직경은 21~23㎜이고 상기 배출헤더)의 직경은 18~20㎜으로, 상기 공급헤더의 직경이 상기 배출헤더의 직경보다 크도록 형성되고, 상기 가지관과 상기 출수관의 직경은 7~9㎜이되, 상기 가지관의 직경이 상기 출수관의 직경에 비해 크도록 형성되고, 상기 출수관은 가지관에 비해 위쪽에서 상기 원수 공급관에 연결되도록 형성되며, 상기 연소가스 유입관의 직경은 72~78㎜이고 상기 가스 배기관의 직경은 62~68㎜으로, 상기 연소가스 유입관의 직경이 상기 가스 배기관의 직경보다 크도록 형성되고, 상기 열교환용 코일의 직경은 95~10㎜이고, 상기 전열핀은 1~15㎜ 간격으로 설치되는 것이다.

그러나 전술한 폐열회수장치는 구성이 복잡하여 제작성이 떨어지며 2차적인 열 손실이 발생하는 등의 문제점이 있다.

공개특허공보 10-2011-0076351호(20110706) 등록특허공보 10-1770524호(20170823)

본 발명은 상기 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 연료의 연소에 따라 발생하는 배기가스의 폐열을 회수하여 이를 순환수 및 공기의 예열수단으로 활용하도록 하여 합리적인 연료사용이 가능하고 대기오염을 최소화시킬 수 있도록 한 폐열회수장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 수단으로, 순환수를 가열하는 보일러; 상기 보일러로 순환수를 공급하는 순환수 공급부, 상기 순환수를 가열하기 위한 연료를 상기 보일러로 공급하는 연료 공급부; 외부로부터 공기를 흡입하되, 상기 연료의 연소에 따라 발생하는 배기가스를 이용해 흡입된 공기를 가열하고 가열된 공기를 상기 보일러로 공급하는 에어프리히터; 상기 연료의 연소에 따라 발생하는 배기가스를 이용해 상기 순환수를 예열시키는 증기관; 및 상기 에어프리히터와 증기관을 통과한 배기가스에 포함된 분진을 포집하도록 상기 증기관과 배출스택을 연결하는 배기관의 경로에 설치되는 더스트제거부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 더스트제거부는, 상기 배기관의 하부에 장착되며 세척액이 수용되는 복수 개의 챔버가 일렬로 나열된 세척탱크부; 배기관의 내부에 설치되며 필터부재를 상기 배기관의 내부로 안내하되 필터부재를 상기 복수 개의 챔버에 순차적으로 침지시키도록 필터부재를 순환시키는 가이드부; 상기 가이드부에 의해 안내되는 필터부재의 표면에 포집된 분진을 제거하도록 상기 복수 개의 챔버 내에 설치되는 브러쉬부; 및 상기 세척탱크부의 내부에 설치되며 상기 필터부재에 압축공기를 분사하는 공기분사부;를 포함하며, 상기 가이드부는, 일렬로 나열된 복수 개의 챔버를 각각 통과하도록 파형으로 굴곡지며 필터부재의 양단이 접속하는 가이드홈이 길이방향을 따라 형성되는 한 쌍의 레일부재; 및 상기 한 쌍의 레일부재의 경로 상에 설치되며 한 쌍의 레일부재를 따라 필터부재를 전진시키는 이송부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 더스트제거부는, 상기 한 쌍의 레일부재 간의 사이 간격을 조절하여 필터부재에 장력을 부여하는 장력조절부;를 더 포함하며, 상기 장력조절부는, 배기관의 외측으로 장착되되 한 쌍의 레일부재 각각에 연결되는 한 쌍의 베이스판; 상기 한 쌍의 베이스판 각각에서 배기관의 상부 중심으로 연장되는 제1 암과 제2 암; 및 상기 제1 암과 제2 암을 서로 이격시키도록 제1 암과 제2 암 사이에 설치되는 탄성스프링;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 산업용 보일러는 폐열을 최대한 재활용하여 에너지 효율을 극대화시킬 수 있으며, 나아가 폐가스의 오염물질을 최소화시켜서 대기오염을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 폐열회수장치의 전체적인 개념을 보인 도면.
도 2는 에어프리히터의 단면구성을 보인 도면.
도 3은 급기관의 외관을 예시적으로 도시한 도면.
도 4는 에어프리히터의 작용을 설명하기 위한 도면.
도 5는 증기관의 단면구성을 보인 도면.
도 6은 증기관의 외관을 예시적으로 도시한 도면.
도 7은 증기관의 작용을 설명하기 위한 도면.
도 8은 도 1에 도시된 A 부분의 외관을 도시한 도면.
도 9는 도8에 B-B선을 기준으로 하는 단면을 개략적으로 도시한 도면.
도 10은 가이드부와 필터부재의 결합관계를 보인 도면.
도 11은 세척탱크부와 브러쉬부의 구성을 보인 도면.
도 12는 브러쉬부의 일례를 도시한 도면.
도 13은 레일부재의 개념을 설명하기 위한 도면.
도 14는 이송부재의 개념을 설명하기 위한 도면.
도 15 내지 도 16은 도 9에 도시된 C-C 선을 기준으로 하는 단면을 개략적으로 도시한 도면으로, 장력조절부의 작용을 설명하기 위한 도면.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

본 발명에 따른 폐열회수장치는 도 1에 도시된 바와 같이 순환수를 가열하는 보일러(10), 상기 보일러(10)로 순환수를 공급하는 순환수 공급부(20), 상기 순환수를 가열하기 위한 연료를 상기 보일러(10)로 공급하는 연료 공급부(30), 외부로부터 공기를 흡입하되, 상기 연료의 연소에 따라 발생하는 배기가스를 이용해 흡입된 공기를 가열하고 가열된 공기를 상기 보일러(10)로 공급하는 에어프리히터(40), 상기 연료의 연소에 따라 발생하는 배기가스를 이용해 상기 순환수를 예열시키는 증기관(80) 및 상기 에어프리히터(40)와 증기관(80)을 통과한 배기가스에 포함된 분진을 포집하도록 상기 증기관(80)과 배출스택(60)을 연결하는 배기관(70)의 경로에 설치되는 더스트제거부(50)를 포함하는 것으로 정의될 수 있다.

본 발명에 따른 폐열회수장치는 순환수 공급부(20)에서 공급되는 순환수가 보일러(10)를 거치면서 가열되어 가열된 순환수를 필요로 하는 각각의 지점으로 공급되는 구조를 갖춘다.

보일러(10)는 연료 공급부(30)에서 공급되는 연료와 에어프리히터(40) 측에서 공급되는 공기를 이용해 연료를 점화하여 순환수가 유동하는 배관(순환수 이송배관)을 가열시키기 위한 공지의 보일러로서 연료의 연소작용에 따른 배기가스를 발생시킨다는 특징이 있다.

에어프리히터(40)는 보일러(10)의 연소 작용에 필요한 공기를 보일러(10) 측으로 공급하되 폐열을 활용하여 공기를 예열시키는 곳으로서 공기와 배기가스의 열교환이 일어난다.

즉, 보일러(10)는 배기가스의 배기열을 활용하여 적은 열량으로 연소에 필요한 공기를 필요한 온도까지 빠르게 상승시킬 수 있으므로, 합리적이고 효율적인 연료사용이 가능해진다.

도 2에 도시된 바와 같이 에어프리히터(40)는 보일러(10)에서 발생되는 배기가스가 유동하는 관로상에 설치되어 배기가스가 유출입되는 제1 가열실(41), 상기 제1 가열실(41)을 수직으로 통과하되 보일러(10)로 직결되는 급기관(42) 및 상기 급기관(42)으로 공기를 흡입하는 급기팬(43)으로 구성되는 것을 예시한다.

급기팬(43)에서 외기를 급기관(42)으로 흡입하면 흡입된 공기는 급기관(42)을 따라 유동하여 보일러(10)로 공급된다. 이 과정에서 급기관(42)이 제1 가열실(41)을 통과하기 때문에 배기가스의 열기에 의해 급기관(42) 내부를 이동하는 공기가 가열되어 최종적으로 보일러(10)를 향해 가열된 공기를 공급할 수 있게 된다.

제1 가열실(41)을 통과하는 급기관(42)의 일부분은 복수 개로 분기 형성될 수 있으며 이 급기관의 외주면에는 방열핀(44)이 형성될 수 있다. 방열핀(44)은 배기가스의 온도가 급기관(42)으로 빠르게 전달되도록 하기 위한 열전도부재의 역할을 담당한다.

정리하면, 도 4에 도시된 바와 같이 에어프리히터(40)를 통과한 배기가스는 증기관(80)으로 이동되고 에어프리히터(40)에 의해 예열된 공기는 보일러(10)로 공급되는 구조를 이루게 된다. 이때, 도 4의 1점쇄선 화살표는 배기가스가 유동되는 방향을 도시한 것이고, 2점쇄선 화살표는 예열된 공기가 유동되는 방향을 예시적으로 도시한 것이다.

위 설명한 에어프리히터(40)는 하나의 예시로서, 공지된 어떠한 방법으로도 변형실시될 수 있음을 밝힌다.

순환수 공급부(20)는 보일러(10)로 공급되는 순환수가 저장되어 있으며 이 순환수는 펌프(P)에 의해 압송되어 보일러(10) 측으로 공급된다. 이때, 순환수는 바로 보일러(10) 측으로 공급되는 것이 아니라 증기관(80)을 거쳐 순환수가 일정 온도로 예열된 후 보일러(10)로 공급되는 구조를 갖춘다.

한편, 보일러(10), 연료 공급부(30), 순환수 공급부(20) 등은 모두 유체의 이송이 가능하도록 일반적인 배관 구조를 갖추어 서로 연결된다.

다시, 순환수 공급부(20)에서부터 보일러(10) 측으로 유동되는 순환수는 순환수 공급부(20), 증기관(80), 보일러(10)를 연결하는 순환수 이송배관(21, 도 7에 도시)을 타고 유동하는데 최초 펌프(P)에 의해 압송된 순환수는 증기관(80)에서 예열되고, 예열된 상태의 순환수가 보일러(10)로 공급되는 구조이다.

증기관(80)에서 순환수를 예열하기 위한 에너지는 보일러(10)에서 발생되는 배기가스의 열기를 활용한다.

이를 위해, 증기관(80)은 도 5에 도시된 바와 같이 보일러(10)에서 발생되는 배기가스가 유동하는 관로상에 설치되어 배기가스가 유출입되는 제2 가열실(81)을 포함하는 것으로 정의될 수 있다. 이때, 제2 가열실(81)에는 순환수 이송배관(21)이 통과되며 제2 가열실(81)에 배기가스가 유입되면 순환수 이송배관(21)이 가열되어 순환수가 예열되는 원리이다.

제2 가열실(81)을 통과하는 순환수 이송배관(21)의 일부는 나선형의 구조로 이루어져 순환수의 체류시간을 늘림으로써 순환수의 예열효율을 증가시킬 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이 증기관(80)을 통과한 배기가스는 배기관(70)으로 이동되고 예열된 순환수는 보일러(10)로 공급되는 구조를 이루게 된다. 이때, 도 7의 1점쇄선 화살표는 배기가스가 유동되는 방향을 도시한 것이고, 2점쇄선 화살표는 예열된 순환수가 유동되는 방향을 예시적으로 도시한 것이다.

즉, 증기관(80)은 전술한 에어프리히터(40)의 열교환 원리와 유사하므로 자세한 설명은 생략한다.

정리하면, 연료와 공기가 보일러(10)로 공급되어 연소되고 연소에 따른 배기가스가 에어프리히터(40), 증기관(80), 배기관(70)을 거치는데, 배기가스가 에어프리히터(40)와 증기관(80)을 통과할 때 각각 공기와 순환수를 예열시키는 수단으로 활용되는 것이다.

에어프리히터(40)를 거친 배기가스는 배기관(70)을 통해 배출스택(60)으로 이송되어 대기중으로 방류된다. 이때 배기가스에 포함된 분진 또는 매연 등이 그대로 외부로 방류되면 환경오염을 유발할 수 있으므로 배기관(70)에 더스트제거부(50)가 설치되는 것이 일반적이다. 그리고, 에어프리히터(40)와 증기관(80)을 거치면서 열교환이 일어난 배기가스의 온도가 규정된 온도 이하로 된 상태에서 그대로 대기중으로 방류될 경우 특정 환경오염물질이 대량으로 발생될 수 있기 때문에 대기로 방류하기 전 배기가스의 온도를 체크하는 과정을 거칠 수도 있다.

한편, 보일러(10)를 장기간 구동하게 되면 배기가스에 포함된 분진 또는 매연이 배기관(70)에 고착되는데 이러한 이물질이 한 번 고착되면 이를 제거하는 것이 용이하지 않았다.

배기관(70)의 내면에 고착된 이물질을 청소하려면 배기관(70)을 분해하거나 배기관(70)에 별도 구멍을 내어 브러시나 쇠갈고리 등으로 배기관(70)의 표면을 긁어내면서 이물질을 제거하였으나, 전문적인 기술가가 아니면 배기관(70)의 외주면이 손상되거나, 파손되는 등 이물질 제거 작업이 용이하지 못하고, 수작업에 의한 이물질 제거 작업 등 유지 보수에 막대한 시간이 소요되는 문제점이 있었으며, 이물질을 제거하기 위해서는 시스템의 구동을 중단해야 하는 문제점이 있었다.

여기서 더스트제거부(50)는 다양한 형태로 설치될 수 있으나, 본 발명에 따른 폐열회수장치는 시스템의 구동중에도 배기가스에 포함된 분진을 포집하여 정화된 배기가스를 대기중에 방류할 수 있도록 하고 분진을 포집하는 필터부재(200)의 자정작용이 자동으로 이루어질 수 있도록 하여 유지 보수의 용이성을 대폭 향상시켰고, 아울러 폐열을 재활용할 수 있도록 하였다.

이를 위해, 더스트제거부(50)는 대기중에 방류되는 배기가스에 포함된 분진을 포집하기 위하여 배기관(70)의 경로상에 설치된다. 이때, 더스트제거부(50)는 분진을 포집할 수 있는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있으며, 그 일례를 설명하면 다음과 같다.

더스트제거부(50)는 도 8 내지 도 9에 도시된 바와 같이 크게 상기 배기관(70)의 하부에 장착되며 세척액이 수용되는 복수 개의 챔버가 일렬로 나열된 세척탱크부(100), 배기관(70)의 내부에 설치되며 필터부재(200)를 상기 배기관(70)의 내부로 안내하되 필터부재(200)를 상기 복수 개의 챔버에 순차적으로 침지시키도록 필터부재(200)를 순환시키는 가이드부(300), 상기 가이드부(300)에 의해 안내되는 필터부재(200)의 표면에 포집된 분진을 제거하도록 상기 복수 개의 챔버 내에 설치되는 브러쉬부(400) 및 상기 세척탱크부(100)의 내부에 설치되며 상기 필터부재(200)에 압축공기를 분사하는 공기분사부(500)를 포함하는 것으로 정의된다.

먼저, 필터부재(200)는 보일러(10)에서 발생하는 배기가스가 배기관(70)으로 유동할 때 배기가스에 포함된 분진을 포집한다. 이를 위해, 필터부재(200)는 도 10의 확대된 도면에 도시된 바와 같이 메쉬망(210)과 상기 메쉬망(210)의 양 단을 지지하는 지지대(220)로 구성될 수 있으며 일정 길이 연장되는 형태를 취한다.

필터부재(200)는 가이드부(300)에 의해 흡사 컨베이어벨트와 같은 폐쇄구조를 이룬 상태로 배기관(70)의 내부와 세척탱크부(100)를 순환한다.

즉, 필터부재(200)는 배기가스가 배기관(70)에서 유동할 때 배기가스에 포함된 분진을 포집하되 가이드부(300)를 따라 세척탱크부(100)를 순환하면서 자정작용이 이루어지므로 별도의 청소작업을 수행할 필요가 없다.

보다 구체적으로, 세척탱크부(100)의 챔버에는 필터부재(200)의 세척을 위한 세척액이 수용된다. 이때, 챔버는 복수 개가 개별적으로 존재하도록 구현되는 것이 바람직하며, 각각의 챔버에는 동일한 세척액이 수용될 수도 있고, 또는 서로 다른 성질의 세척액이 수용될 수도 있다. 그리고 상기 복수 개의 챔버는 세척탱크부(100)의 후방으로 향할수록 상단의 높이가 높아지는 것이 바람직하다. 즉, 세척탱크부(100)가 대략 계단의 형태로 이루어짐으로써 최상단에 위치한 챔버에서 넘쳐흐르는 세척액이 나머지 챔버로 고루 분배될 수 있다.

아울러, 제일 높은 곳에서 나온 세척액이 제일 낮은 곳에서 나온 세척액보다 상대적으로 깨끗하므로 세척액을 하부 방향으로 흘러서 재활용할 수도 있다. 이를 위해 세척액이 하부로 흐를 수 있도록 별도의 배관을 설치할 수도 있다.

도 11에 도시된 바와 같이 복수 개의 챔버는 일렬로 나열된 제1, 2, 3, 4 챔버(110, 120, 130, 140)로 구성되는 것을 예시한다. 여기서, 제1 챔버(110)의 상단 높이보다 제2 챔버(120)의 상단 높이가, 제2 챔버(120)의 상단 높이보다 제3 챔버(130)의 상단 높이가, 제3 챔버(130)의 상단 높이보다 제4 챔버(140)의 상단 높이가 높은 것이 바람직하다. 이는 제4 챔버(140)에서 세척액이 흘러넘칠 경우 흘러넘친 세척액이 제3 챔버(130)로 자연스럽게 유입되도록 하기 위함이다.

세척탱크부(100)가 배기관(70)의 하부에 장착되는 이유는 상대적으로 가벼운 고온의 배기가스가 배기관의 내부 상측에서 이동할 때 분진이 포집되기 전에 미리 외부로 유출되는 것을 방지하기 위함이다.

필터부재(200)는 상기 제1, 2, 3, 4 챔버(110, 120, 130, 140)를 순차적으로 경유하여 세척이 이루어지는데 제1 챔버(110)에서는 필터부재(200)에 포집된 분진을 불림하는 불림 공정이, 제2, 3 챔버(120, 130)에서는 필터부재(200)의 세정 공정이, 제4 챔버(140)에서는 필터부재(200)의 행굼 공정이 이루어진다. 이때, 제4 챔버(140)에는 기본적으로 세정이 완료된 필터부재(200)가 통과하게 되므로 다른 챔버보다 상대적으로 세척액의 오염도가 낮다. 때문에, 제4 챔버(140)에서 흘러넘치는 세척액을 소비해버리기 보단 제3 챔버(130) 내지 제1 챔버(110)를 향한 세척액의 보충으로 활용함으로써 자원을 최대한으로 활용할 수 있으며 낭비되는 자원을 최소화시킬 수 있다는 이점도 있다.

한편, 필터부재(200)는 고온의 배기가스에 의해 자체 온도가 상승하게 되는데, 최초 제1 챔버(110)를 경유하면서 세척액에 의해 필터부재(200)의 온도가 하강하게 된다. 이와 반대로, 고온의 필터부재(200)에 의해 제1 챔버(110)에 수용된 세척액이 고온으로 상승하게 되며, 이러한 고온의 세척액은 순환수를 가열하는데 활용될 수도 있다.

다음으로, 브러쉬부(400)는 챔버 내에 설치되며 챔버로 진입한 필터부재(200)의 표면에 물리적인 외력을 가해 필터부재(200)에 포집된 분진을 분해시킨다.

브러쉬부(400)는 일례로, 제1 챔버(110)에 설치되는 한 쌍의 제1 브러쉬(410), 제2 챔버(120)에 설치되는 한 쌍의 제2 브러쉬(420), 제3 챔버(130)에 설치되는 한 쌍의 제3 브러쉬(430), 제4 챔버(140)에 설치되는 한 쌍의 제4 브러쉬(440)를 예시한다.

이때, 제1, 2, 3, 4, 브러쉬(410, 420, 430, 440)는 솔이 형성된 일반적인 원통 형상의 부재일 수 있으며, 특히, 도 12에 도시된 바와 같이 제2 브러쉬(420)와 제3 브러쉬(430) 중 적어도 어느 하나 이상에는 관통공(421, 431)이 관통될 수 있다. 그리고, 더스트제거부(50)는 상기 관통공(421, 431)을 향해 압충공기를 제공할 수 있도록 세척탱크부(100)의 외측으로 설치되는 압축부(C)를 더 포함할 수 있다.

즉, 압축부(C)가 가동되어 관통공(421, 431)으로 압축공기를 분사하면 챔버 내의 세척액에 거품을 형성하거나, 세척액 자체에 와류를 형성하여 필터부재(200)의 세척 효율을 보다 향상시킬 수 있다.

다음으로, 가이드부(300)는 필터부재(200)가 이동하는 주로를 형성하며, 세척탱크부(100) 각각의 챔버에 순차적으로 침지될 수 있도록 안내한다. 특히, 필터부재(200)는 가이드부(300)에 양단이 지지된 채 세척탱크부(100)와 배기관(70)의 내부를 순환한다.

상기 가이드부(300)는 도 10 및 도 13에 도시된 바와 같이 일렬로 나열된 복수 개의 챔버를 각각 통과하도록 파형으로 굴곡지며 필터부재(200)의 양단이 접속하는 가이드홈(311)이 길이방향을 따라 형성되는 한 쌍의 레일부재(310) 및 상기 한 쌍의 레일부재(310)의 경로 상에 설치되며 한 쌍의 레일부재(310)를 따라 필터부재(200)를 전진시키는 이송부재(320)를 포함하는 것으로 정의된다.

한 쌍의 레일부재(310) 각각은 대략 필터부재(200)의 폭만큼 서로 이격 배치되며 가이드홈(311)에 필터부재(200)의 지지대(220)가 접속하여 레일부재(310)의 길이방향을 따라 안내된다.

그리고, 레일부재(310)는 제1, 2, 3, 4 챔버(110, 120, 130, 140)를 각각 경유하도록 유연한 파형으로 굴곡지며, 배기관(70)의 내부에서 또한 분진의 포집률을 향상시키기 위해 파형으로 주행하는 것이 바람직하다.

지지대(220)는 유연한 재질로 구현될 수 있도록 하여 무리 없이 레일부재(310)의 형상에 대응되게 변형이 이루어지면서 레일부재(310)를 주행한다.

다음으로, 이송부재(320)는 레일부재(310)에 의해 안내되는 필터부재(200)를 전진시키는 작용을 담당한다. 이송부재(320)는 도 14a에 도시된 바와 같이 가이드홈(311)에 접속한 지지대(220)와 접촉이 이루어지도록 레일부재(310)를 관통하여 일부가 가이드홈(311)을 향해 노출되게 설치되는 것이 바람직하다. 이송부재(320)는 일반적인 캐스터의 형태로서 이를 회전시키기 위한 모터(미도시)가 별도 구비된다.

필터부재(200)의 전진을 위해 도 14b에 도시된 화살표 방향으로 이송부재(320)가 회전하면 이송부재(320)와의 마찰저항에 의해 필터부재(200)가 레일부재(310)의 경로를 따라 전진한다.

다음으로, 공기분사부(500)는 세척탱크부(100)를 거친 필터부재(200)의 표면에 잔류한 수분을 건조시키는 작용을 담당한다.

세척탱크부(100)를 거친 메쉬망(210)의 표면에는 챔버에 저장된 세척액이 잔류하는데 공기분사부(500)가 이를 불어내어 메쉬망(210)을 건조시킨다.

공기분사부(500)는 제4 챔버(140)에서 상승하는 필터부재(200)의 표면에 압축공기를 분사할 수 있도록 제4 챔버(140)의 상부에 설치되는 것이 바람직하다. 공기분사부(500)가 필터부재(200)의 표면에 잔류한 수분을 밀어내면, 이 수분은 소비되는 것이 아니라 제4 챔버(140)로 유입되어 다시 세척액으로 활용될 수 있다.

상기 더스트제거부(50)는 상기 한 쌍의 레일부재(310) 간의 사이 간격을 조절하여 필터부재(200)에 장력을 부여하는 장력조절부(600)를 더 포함할 수 있다.

한편, 필터부재(200)를 통과하는 배기가스는 고온으로 배기관(70)을 통과하기 때문에 일반적으로 메쉬망(210)은 이러한 고온의 배기가스에 의한 열변형을 보상하기 위해 폭의 길이를 여유롭게 재단하여 제작하게 된다.

때문에, 이와 같은 필터부재(200)를 가이드부(300)에 장착하게 되면 도 15의 2점쇄선으로 도시된 상태로 메쉬망(210)이 불규칙하게 절첩되는데 이 상태로 배기관(70)의 내부에 필터부재(200)가 설치되면 분진의 포집효율이 현저하게 떨어지고 이 상태가 지속될 경우 메쉬망(210)의 영구 변형이 일어날 수 있다.

이를 방지하기 위해, 장력조절부(600)는 한 쌍의 레일부재(310) 사이 거리를 이격시켜 필터부재(200)에 인장 하중을 가해 메쉬망(210)이 평평하게 전개될 수 있도록 하는 작용을 수행한다.

즉, 장력조절부(600)는 한 쌍의 필터부재(200)에 장력을 부여하여 필터부재(200)의 분진 포집 효율을 향상시키고 물리적인 손상을 방지하도록 하는 작용을 담당한다.

이를 위해, 장력조절부(600)는 도 15에 도시된 바와 같이 배기관(70)의 외측으로 장착되되 한 쌍의 레일부재(310) 각각에 연결되는 한 쌍의 베이스판(610), 상기 한 쌍의 베이스판(610) 각각에서 배기관(70)의 상부 중심으로 연장되는 제1 암(620)과 제2 암(630) 및 상기 제1 암(620)과 제2 암(630)을 서로 이격시키도록 제1 암(620)과 제2 암(630) 사이에 설치되는 탄성스프링(640)을 포함하는 것으로 정의될 수 있다.

먼저, 베이스판(610)은 배기관(70)의 좌, 우측면에 각각 장착되며 배기관(70)의 내부에 설치되는 한 쌍의 가이드부(300)와 각각 연동한다. 베이스판(610)이 좌, 우 방향으로 벌어지게 되면 이와 연동된 한 쌍의 레일부재(310)가 배기관(70)의 내부에서 각각 좌, 우 방향으로 벌어지게 된다.

다음으로, 한 쌍의 베이스판(610)에서 각각 연장되는 제1 암(620)과 제2 암(630)은 대략 'ㄱ' 자로 절곡되어 서로 대칭되는 형태를 취한다. 그리고, 제1 암(620)의 일단에는 탄성스프링(640)과 제2 암(630)의 일단이 삽입되는 삽입공간(미도시)이 형성되며 상기 삽입 공간에 삽입된 탄성스프링(640)이 제1 암(620)과 제2 암(630)을 서로 밀어내게 된다.

즉, 탄성스프링(640)에 의해 제1 암(620)과 제2 암(630)이 서로 이격되면 이와 연동하는 한 쌍의 레일부재(310) 또한 서로 이격되고 레일부재(310)에 의해 양단이 지지된 필터부재(200)의 메쉬망(210)이 항상 평평하게 전개될 수 있는 것이다.

한편, 더스트제거부(50)는 배기관(70)의 내부를 순환하는 필터부재(200)의 경로 상에 설치되며 필터부재(200)에 안개수를 분무하여 수막을 형성하는 분무부(700)를 더 포함할 수도 있다.

분무부(700)는 근거리형, 원거리형, 광각형 및 합각형, 원형 및 부채꼴형, 회전형 및 스프링쿨러형, 일류체형 및 이류체형 등 안개입자를 분무할 수 있는 범위 내에서 다양한 설계변경이 가능하다.

분무부(700)에서 분무된 안개입자들은 메쉬망(210)의 사이 사이에 흘러들어가 수막을 형성하게 되어 분진의 포집 효율을 향상시키고, 포집된 분진과 엉겨붙어 분진이 배기관(70) 내에서 비산되는 것을 방지할 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10: 보일러 20: 순환수 공급부
30: 연료 공급부 40: 에어프리히터
50: 더스트제거부 60: 배출스택
70: 배기관 80: 증기관

Claims (2)

1. 순환수를 가열하는 보일러;
   상기 보일러로 순환수를 공급하는 순환수 공급부;
   상기 순환수를 가열하기 위한 연료를 상기 보일러로 공급하는 연료 공급부;
   외부로부터 공기를 흡입하되, 상기 연료의 연소에 따라 발생하는 배기가스를 이용해 흡입된 공기를 가열하고 가열된 공기를 상기 보일러로 공급하는 에어프리히터;
   상기 연료의 연소에 따라 발생하는 배기가스를 이용해 상기 순환수를 예열시키는 증기관; 및
   상기 에어프리히터와 증기관을 통과한 배기가스에 포함된 분진을 포집하도록 상기 증기관과 배출스택을 연결하는 배기관의 경로에 설치되는 더스트제거부;를 포함하며,
   상기 더스트제거부는,
   상기 배기관의 하부에 장착되며 세척액이 수용되는 복수 개의 챔버가 일렬로 나열된 세척탱크부;
   배기관의 내부에 설치되며 필터부재를 상기 배기관의 내부로 안내하되 필터부재를 상기 복수 개의 챔버에 순차적으로 침지시키도록 필터부재를 순환시키는 가이드부;
   상기 가이드부에 의해 안내되는 필터부재의 표면에 포집된 분진을 제거하도록 상기 복수 개의 챔버 내에 설치되는 브러쉬부; 및
   상기 세척탱크부의 내부에 설치되며 상기 필터부재에 압축공기를 분사하는 공기분사부;를 포함하며,
   상기 가이드부는,
   일렬로 나열된 복수 개의 챔버를 각각 통과하도록 파형으로 굴곡지며 필터부재의 양단이 접속하는 가이드홈이 길이방향을 따라 형성되는 한 쌍의 레일부재; 및
   상기 한 쌍의 레일부재의 경로 상에 설치되며 한 쌍의 레일부재를 따라 필터부재를 전진시키는 이송부재;를 포함하며,
   상기 더스트제거부는,
   상기 한 쌍의 레일부재 간의 사이 간격을 조절하여 필터부재에 장력을 부여하는 장력조절부;를 더 포함하며,
   상기 장력조절부는,
   배기관의 외측으로 장착되되 한 쌍의 레일부재 각각에 연결되는 한 쌍의 베이스판;
   상기 한 쌍의 베이스판 각각에서 배기관의 상부 중심으로 연장되는 제1 암과 제2 암; 및
   상기 제1 암과 제2 암을 서로 이격시키도록 제1 암과 제2 암 사이에 설치되는 탄성스프링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 증기관을 이용한 폐열회수장치.
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