KR101973068B1 - 백연 제거 장치 - Google Patents

Abstract

백연 제거 장치가 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 일측에 배출 가스가 유입되는 유입구가 형성되고, 타측에 상기 배출 가스를 배출하는 배출구가 형성되는 하우징; 상기 유입구의 후단에 제공되며, 외기를 상기 하우징의 내부로 유입시켜 상기 배출 가스와의 직접 접촉에 의해 상기 배출 가스의 온도를 하강시키는 외기 유입부; 및 상기 외기 유입부의 후단에 제공되며, 상기 외기와 상기 배출 가스의 유동 속도를 감소시켜 상기 외기와 상기 배출 가스의 열교환 시간을 증가시키는 굴곡부를 포함하는, 백연 제거 장치가 제공될 수 있다.

Description

백연 제거 장치{APPARATUS FOR REMOVING PLUME}

본 발명은 백연 제거 장치에 관한 것이다.

각종 발전소, 소각장, 금속 용해로, 보일러, 습식 탈황시설 등은 연료를 사용하여 열을 발생시키고, 발생된 열을 이용하여 발전 등을 하는 가스 터빈, 보일러 등의 연소 설비를 포함한다.

이러한 연소 설비는 고농도의 오염물질이 포함된 배기가스를 발생시키는데, 배기가스에 포함되어 있는 오염물질들을 제거하기 위해 일반적으로 흡수탑 즉, 습식집진설비와 같은 연도가스 처리장치가 이용된다.

연도가스 처리장치는 고온의 배기가스에 물을 분무하여 배기가스 내의 오염물질을 제거하는 장치이며, 여기에서 배출되는 연도가스(flue gas)는 고온다습한 상태로 대기 중으로 배출된다. 대기로 배출되는 연도가스는 포화 수분을 함유하고 있기 때문에 외기와 접촉시 외기 조건에 따라 하얀 연기인 백연을 발생시킬 수 있다.

한편, 냉동기는 냉방을 위한 장치로서, 이러한 냉동기의 응축기에는 저온의 냉각수가 사용된다. 저온의 냉각수는 냉동기가 작동함에 따라 온도가 상승하여 고온의 냉각수로 전환되는데, 냉각탑은 냉동기에서 배출된 고온의 냉각수를 외기와 접촉시켜 냉각함으로써 냉동기에 저온의 냉각수를 공급하기 위한 장치이다.

통상적으로, 냉각탑은 외기를 흡입하여 내부에서 고온의 냉각수를 고압으로 분무 및 살포를 통해 외기와 접촉시켜 현열 냉각 및 자체 증발에 의한 잠열로 냉각수를 냉각하며, 이 과정에서 외기는 고온 다습한 공기로 변화한다. 냉각탑에서 생성된 고온 다습한 공기는 외부로 배출된 후 외기 조건에 따라 외기와 접촉하여 백연을 발생시킨다.

이러한 백연은 연도가스 처리장치 또는 냉각탑에서 배출되는 고온 다습한 배출 가스나 배출공기(이하, '배출 가스'로 통칭 한다)가 상대적으로 차가운 외기와 접촉하여 수분의 응축에 의해 발생하는 것이므로 물이 주성분이기 때문에 일반적으로 인체에 무해하다고 알려져 있지만, 백연은 외관상 유해 가스와의 구분이 어려운 하얀 연기 형태를 띄고 있어서 유해 물질로 인식되기 때문에 민원을 야기하는 문제가 있다.

한국등록특허 제10-1548637호

본 발명의 실시예는, 연도가스 처리장치 또는 냉각탑에서 배출되는 배출 가스가 대기 중으로 배출되기 전에 고온 다습한 배출 가스의 습도를 대거 감소시켜 대기 방출시 백연 발생을 억제할 수 있는 백연 저감 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 일측에 배출 가스가 유입되는 유입구가 형성되고, 타측에 상기 배출 가스를 배출하는 배출구가 형성되는 하우징; 상기 유입구의 후단에 제공되며, 외기를 상기 하우징의 내부로 유입시켜 상기 배출 가스와의 직접 접촉에 의해 상기 배출 가스의 온도를 하강시키는 외기 유입부; 및 상기 외기 유입부의 후단에 제공되며, 상기 외기와 상기 배출 가스의 유동 속도를 감소시켜 상기 외기와 상기 배출 가스의 열교환 시간을 증가시키는 굴곡부를 포함하는, 백연 제거 장치가 제공될 수 있다.

또한 상기 하우징은, 상기 하우징의 내부에서 상기 유입구와 상기 외기 유입부 사이에 배치되며, 상기 외기와 상기 배출 가스의 접촉시 낙하하는 응축수를 저장하는 호퍼부를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 외기 유입부는, 상기 하우징의 측벽에 개폐 가능하게 설치되는 댐퍼를 포함할 수 있다.

또한 상기 굴곡부는, 상기 외기 및 상기 배출 가스의 유동 방향에 대하여 교차하는 방향으로 배치되어 상기 외기 및 상기 배출 가스의 유동 방향을 전환시키는 배플 플레이트를 포함할 수 있다.

또한 상기 굴곡부는, 상기 배플 플레이트의 가장 자리로부터 상기 외기와 배출 가스의 유동 방향에 나란한 방향으로 연장되어 상기 외기 및 상기 배출 가스의 유동 방향을 더 전환시키는 유로 연장부를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 굴곡부는, 상기 배플 플레이트의 중간부에서 상기 유동 방향과 나란한 방향을 따라 연장되어 상기 외기 및 상기 배출 가스가 상기 배플 플레이트의 끝단부로 균등하게 분배되도록 하는 분배판을 더 포함할 수 있다.

또한 상기 굴곡부는 미립형 수분을 제거하기 위한 미스트 제거기를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 굴곡부의 후단에 제공되며, 상기 외기와 상기 배출 가스를 가열하는 가열 수단을 더 포함하고, 상기 가열 수단은, 상기 외기 및 상기 배출 가스보다 온도가 높은 냉각수 또는 배기열이 흐르는 열교환기로 구성될 수 있다.

또한 상기 배출구에는 상기 외기 및 상기 배출 가스의 유속을 증가시키기 위한 배기 팬이 설치될 수 있다.

또한 상기 굴곡부에 제공되며, 상기 굴곡부로 유입되는 상기 외기 및 상기 배출 가스의 온도에 따라 외기를 추가적으로 유입시키는 외기 추가유입부를 더 포함할 수 있다.

상기 외기 추가유입부는, 상기 굴곡부의 일측에 제공되어 상기 외기 및 상기 배출 가스의 온도를 감지하여 감지 신호를 발생하는 온도 센서; 상기 굴곡부의 타측에 개폐 가능하게 제공되며, 개방시 상기 굴곡부로 외기를 유입시켜 상기 배출 가스와의 직접적인 접촉에 의해 상기 배출 가스의 온도를 하강시키는 외기 도어; 및 상기 온도 센서로부터 감지 신호를 제공받아 상기 외기 및 배출 가스의 온도가 기 설정된 온도보다 높으면 상기 외기 도어를 개방시키는 제어부를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 일측에 배출 가스가 유입되는 유입구가 형성되고, 타측에 상기 배출 가스를 배출하는 배출구가 형성되는 하우징; 상기 유입구의 후단에 제공되며, 상기 배출 가스와의 열교환에 의해 상기 배출 가스의 온도를 하강시키는 메인 열교환기; 및 상기 메인 열교환기의 후단에 제공되며, 상기 배출 가스의 유동 속도를 감소시키는 굴곡부를 포함하는 백연 저감 장치가 제공될 수 있다.

또한 상기 하우징은, 상기 하우징의 내부에서 상기 유입구와 상기 메인 열교환기 사이에 배치되며, 상기 배출 가스의 접촉시 낙하하는 응축수를 저장하는 호퍼부를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 메인 열교환기는 그 내부에 유입되는 외기를 이용한 상대적인 열교환에 의해 상기 배출 가스의 온도를 하강시키도록 구성될 수 있다.

또한 상기 굴곡부는,

상기 배출 가스의 유동 방향에 대하여 교차하는 방향으로 배치되어 상기 배출 가스의 유동 방향을 전환시키는 배플 플레이트를 포함할 수 있다.

또한 상기 굴곡부는, 상기 배플 플레이트의 가장 자리로부터 상기 배출 가스의 유동 방향에 나란한 방향으로 연장되어 상기 배출 가스의 유동 방향을 더 전환시키는 유로 연장부를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 굴곡부는, 상기 배플 플레이트의 중간부에서 상기 유동 방향과 나란한 방향을 따라 연장되어 상기 배출 가스가 상기 배플 플레이트의 끝단부로 균등하게 분배되도록 하는 분배판을 더 포함할 수 있다.

또한 상기 굴곡부는 미립형 수분을 제거하기 위한 미스트 제거기를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 굴곡부의 후단에 제공되어 상기 배출 가스를 가열하는 가열 수단을 더 포함하고, 상기 가열 수단은, 상기 배출 가스보다 온도가 높은 냉각수 또는 배기열이 흐르는 열교환기로 구성될 수 있다.

상기 배출구에는 상기 배출 가스의 유속을 증가시키기 위한 배기 팬이 설치될 수 있다.

상기 굴곡부에 제공되며, 상기 굴곡부로 유입되는 상기 배출 가스의 온도에 따라 상기 배출 가스를 추가로 냉각시키기 위한 보조 열교환부를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 보조 열교환부는, 상기 굴곡부의 일측에 제공되어 상기 배출 가스의 온도를 감지하여 감지 신호를 발생하는 온도 센서; 상기 굴곡부에서 상기 배출 가스의 이동 경로 상에 설치되어 상기 배출 가스와 열교환하는 2차 열교환기; 및 상기 2차 열교환기로 유입되는 외기의 유입량을 조절하는 개폐부; 상기 온도 센서로부터 감지 신호를 제공받아 상기 배출 가스의 온도를 기 설정된 온도와 비교하여 상기 배출 가스의 온도에 따라 상기 개폐부의 개방량을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 실시예에 의하면, 연도가스 처리장치 또는 냉각탑에서 배출되는 배출 가스가 대기 중으로 배출되기 전에 고온 다습한 배출 가스의 습도를 대거 감소시켜 백연 발생을 억제할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 백연 제거 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예의 변형예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 백연 제거 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예의 변형예를 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 측면(aspects) 중 하나이며, 하기의 설명은 본 발명에 대한 상세한 기술의 일부를 이룰 수 있다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성 또는 기능에 관한 구체적인 설명은 본 발명을 명료하게 하기 위해 생략할 수 있다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 포함할 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 백연 제거 장치에 대하여 설명한다.

먼저 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 백연 제거 장치(10)는 하우징(100), 외기 유입부(200) 및 굴곡부(300)를 포함할 수 있다.

하우징(100)은 본 발명의 일 실시예에 따른 백연 제거 장치(10)의 전체적인 외관을 이루는 요소로서, 하우징(100)은 소정의 높이를 갖도록 높이 방향으로 연장 형성될 수 있다.

하우징(100)의 일측에는 연도가스 처리장치 또는 냉각탑과 같은 설비(이하, "유관 설비(1)"라 한다)로부터 배출되는 배출 가스가 유입되는 유입구(110)가 형성되고, 하우징(100)의 타측에는 상기 유입구(110)를 통해 유입된 배출 가스가 하우징(100)의 외부로 배출되도록 하는 배출구(120)가 형성될 수 있다. 유입구(110)와 배출구(120)는 상기 배출 가스가 흐르는 유동 경로의 양단에 각각 형성될 수 있다.

구체적으로 살펴보면, 유입구(110)는 도 1에 도시된 바와 같이 하우징(100)의 하단부에 형성될 수 있고, 배출구(120)는 유동 경로의 후단이 되는 하우징(100)의 상단부에 형성될 수 있다. 따라서, 유입구(110)를 통해 하우징(100)의 내부로 유입된 배출 가스는 하우징(100)의 연장 방향인 상방으로 유동되다가 배출구(120)를 통해 하우징(100)의 외부로 배출될 수 있다.

배출구(120) 또는 배출구(120)가 연결되는 배출 라인(121)에는 하우징(100)의 내부에서 유동하는 외기 및 배출 가스의 유속을 증가시키기 위한 배기 팬(130)을 설치될 수 있다. 배기 팬(130)의 회전 속도에 따라 외기 및 배출 가스의 유속이 조절될 수 있다.

외기 유입부(200)는 하우징(100)의 외부에 존재하는 공기(이하, "외기"라 한다)를 하우징(100)의 내부로 유입시키기 위한 구성으로서, 유입구(110)의 후단(예컨대, 유입구(110)의 상부)에 제공된다.

외기 유입부(200)는 하우징(100)의 측벽에 소정의 크기를 갖는 개구부 형태로 형성될 수 있다. 이러한 외기 유입부(200)는 외기 유입 성능을 향상시키기 위하여 복수 개가 제공될 수 있으며, 이 경우 하우징(100)의 외주면을 따라 간격을 두고 이격되게 배치될 수 있다.

또한, 외기 유입부(200)는 하우징(100)의 측벽에 개폐 가능하게 설치되는 댐퍼(210)를 포함할 수 있다. 댐퍼(210)는 개구부 구조를 갖는 외기 유입부(200) 상에 완전히 개방되거나 폐쇄되도록 설치될 수 있는데, 댐퍼(210)에 의해 외기의 유입량이 조절될 수 있다.

이와 같은 외기 유입부(200)는 외기를 하우징(100)의 내부로 유입시켜 그 외기가 하우징(100)의 내부 유로를 따라 흐르는 배출 가스와 직접 접촉되도록 함으로써 배출 가스의 온도를 하강시킬 수 있다.

유관 설비(1)에서 배출되어 하우징(100)의 내부로 유입된 배출 가스는 고온 다습한 특성을 갖는데, 이러한 특성의 배출 가스가 상대적으로 차가운 저온의 외기와 만나 혼합됨에 따라 직접적인 열교환이 이루어져 냉각이 되고, 이 과정에서 배출 가스에 포함된 수증기가 응축되면서 배출 가스의 온도 및 습도가 낮아지게 된다.

또한 배출 가스의 응축 과정에서 생성된 응축수(w)는 자중을 갖기 때문에 하우징(100)의 내부에서 중력 방향으로 낙하하게 된다. 하우징(100)은 외기와 배출 가스의 접촉시 낙하하는 응축수(w)를 저장하여 외부로 배출할 수 있도록 호퍼부(140)를 포함할 수 있다.

호퍼부(140)는 도 1에 도시된 바와 같이 하우징(100)의 내부에서 유입구(110)와 외기 유입부(200) 사이에 배치되는 것으로, 하부에서 상부로 이동하는 배출 가스는 통과하고 낙하하는 응축수(w)는 저장할 수 있는 구조로 구성된다.

호퍼부(140)는 배출 가스가 중앙으로 통과할 수 있도록 중앙에 관통공(141)이 형성되며, 상부에서 낙하하는 응축수(w)가 중앙에 형성된 관통공(141)으로 들어가지 않도록 관통공(141)의 상부에는 루프(142)가 제공될 수 있다. 루프(142)는 하향 경사지며 점차 확장되는 구조로 이루어져 낙하하는 응축수(w)가 관통공(141)으로 들어가는 것을 방지할 수 있다.

또한, 관통공(141)의 가장 자리에는 원주 방향으로 응축수(w)를 저장하는 수조(143)가 제공될 수 있다. 수조(143)는 낙하하는 응축수(w)를 하우징(100) 내부에 일시적으로 저장하였다가 하우징(100)의 외부로 배출시킬 수 있다.

한편, 굴곡부(300)는 외기 유입부(200)의 후단(예컨대, 외기 유입부(200)의 상부)에 제공되는 구성으로서, 외기와 배출 가스의 유동 속도를 감소시켜 외기와 배출 가스의 열교환 시간을 증가시킬 수 있다.

굴곡부(300)는 외기와 배출 가스의 유동 경로를 굴절시켜 유동의 속도를 감소시키기 때문에 외기와 배출 가스가 혼합될 수 있는 시간을 늘려 결과적으로 외기와 배출 가스가 충분한 열교환 시간을 갖도록 할 수 있다. 외기와 배출 가스의 유동 속도가 감소되어 이들 간에 충분한 열교환이 이루어지게 되면 배출 가스에 포함된 수증기의 응축량이 증가되어 배출 가스의 절대 수분량을 더욱 감소시킬 수 있다. 굴곡부(300)에서 생성된 응축수(w)는 일측에 마련된 저장부(301)에 저장되었다가 외부로 배출될 수 있다.

구체적으로 굴곡부(300)는 다음과 같은 구조로 구현될 수 있다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이 굴곡부(300)는 외기 및 배출 가스의 유동 방향(예컨대, 상 방향)에 대하여 교차하는 방향(예컨대, 좌우 방향)으로 배치되는 배플 플레이트를 포함할 수 있다.

배플 플레이트(310)는 외기 및 배출 가스가 지나가지 못하도록 가로 막는 넓은 판 구조로 이루어질 수 있으며, 배플 플레이트(310)에 의해 외기 및 배출 가스의 유동 방향이 다른 쪽으로 전환될 수 있다.

이에 따라 예컨대, 상 방향으로 흐르던 외기 및 배출 가스가 배플 플레이트(310)와 만나면 배플 플레이트(310)에 의해 가로 막혀 배플 플레이트(310)가 연장된 좌우 방향으로 유동 방향이 전환되고 배플 플레이트(310)를 따라 흐르다가 배플 플레이트(310)의 가장 자리 지점에서 다시 상 방향으로 이동하며 배출구(120) 쪽을 향하여 유동하게 된다.

외기 및 배출 가스는 배플 플레이트(310)에 의해 가로 막혀 좌우 방향으로 분산되는 과정에서 유동 속도가 낮아짐과 동시에 체류 시간이 증가하여 열교환 시간이 증가될 수 있다.

한편, 도 2를 참조하면, 굴곡부(300)는 배플 플레이트(310)의 가장 자리로부터 외기와 배출 가스의 유동 방향(예컨대, 상 방향)에 나란한 방향(예컨대, 하 방향)으로 연장되며, 하우징(100)의 내부면으로부터 이격 배치되는 유로 연장부(320)를 더 포함할 수 있다.

유로 연장부(320)와 배플 플레이트(310)가 서로 연결되는 부분은 외기와 배출 가스의 유동성에 방해가 되지 않도록 완만한 곡면 구조로 이루어질 수 있다. 유로 연장부(320)는 배플 플레이트(310)로부터 하 방향으로 연장되어 외기 및 배출 가스의 유동 방향을 더 전환시키게 되는 바, 이에 따라 배플 플레이트(310)에 의해 좌우 방향으로 분산 이동되던 외기 및 배출 가스가 유로 연장부(320)를 만나게 되면 유로 연장부(320)의 연장 방향인 하 방향을 따라 이동하다가 유로 연장부(320)가 끝나는 지점에서 다시 방향 전환되어 유로 연장부(320)와 하우징(100)의 내부면 사이의 이격 공간을 통해 상 방향으로 이동될 수 있다.

여기서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상기 굴곡부(300)는 굴곡부(300)로 진입하는 외기 및 배출 가스가 배플 플레이트(310)의 끝단부로 균등하게 분배되도록 하는 분배판(330)을 더 포함할 수 있다.

분배판(330)은 배플 플레이트(310)의 중앙 또는 중간부에서 외기 및 배출 가스의 유동 방향(예컨대, 상 방향)과 나란한 방향(예컨대, 하 방향)을 따라 연장될 수 있다. 이와 같이 분배판(330)이 배플 플레이트(310)의 중앙 또는 중간부에서 하향 연장됨에 따라 굴곡부(300)로 들어가는 외기 및 배출 가스의 양이 분배판(330)에 의해 균등하게 분배되므로, 굴곡부(300)에서의 열교환 성능을 높일 수 있다. 참고로, 굴곡부(300)의 어느 한 쪽으로 많은 양의 외기 및 배출 가스가 집중되면 오히려 열교환 성능이 저하될 수 있는데, 분배판(300)에 의해 외기 및 배출 가스가 균등하게 분배되어 최적의 열교환 성능을 유지할 수 있다.

또한, 굴곡부(300)는 굴곡부(300)를 따라 흐르는 배출 가스에 잔존하는 미립형 수분을 제거하기 위한 미스트 제거기(340)를 더 포함할 수 있다. 미스트 제거기(340)는 굴곡부(300)를 흐르는 배출 가스에 잔존하는 수분을 보다 직접적이고 적극적으로 제거하기 위한 구성으로서, 유동 경로 상에 배치되어 수분을 제거할 수 있다.

미스트 제거기(340)에는 공기 중의 수증기 및 액적을 제거하기 위한 엘리미네이터(eliminator)나 데미스터(demister)가 사용될 수도 있고, 수증기 뿐만 아니라 더스트까지 함께 제거할 수 있는 프라즈마 필터 또는 헤파 필터가 사용될 수도 있는바, 이는 실시자의 필요에 따라 적절하게 선택할 수 있다.

한편, 본 발명의 제1 실시예는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 외기 추가유입부(400)를 더 포함할 수 있다. 외기 추가유입부(400)는 굴곡부(300)에 제공되는 것으로서 굴곡부(300)로 유입되는 외기 및 배출 가스의 온도에 따라 외기를 굴곡부(300)에 추가적으로 유입시켜 배출 가스의 온도를 더 하강시킴으로써 배출 가스에 포함된 수증기의 추가 응축을 유도하여 절대 수분량을 더욱 감소시킬 수 있다.

즉, 굴곡부(300)를 흐르는 외기 및 배출 가스의 온도가 최적 상태의 온도를 실험적으로 구한 기 설정 온도(백연 제거에 최적화된 설정 온도)에 도달하지 못하고 기 설정 온도보다 높으면 배출 가스에 포함된 절대 수분량 또한 최적 수분량보다 많다는 의미가 되므로, 배출 가스의 온도를 기 설정 온도가 될 때까지 추가적으로 낮추기 위해 외기 추가유입부(400)가 제공될 수 있다.

구체적으로, 외기 추가유입부(400)는 온도 센서(410), 외기 도어(420), 제어부(430)를 포함할 수 있다.

온도 센서(410)는 굴곡부(300)의 일측에 제공될 수 있는데, 외기 및 배출 가스가 혼합된 혼합 가스의 온도를 미리 측정할 수 있도록 굴곡부(300)의 입구 측에 설치될 수 있다. 온도 센서(410)는 외기 및 배출 가스의 온도를 감지하여 소정의 감지 신호를 발생할 수 있다.

외기 도어(420)는 굴곡부(300)의 타측에 개폐 가능하게 제공되는 것으로서, 외기 도어(420)가 개방될 때 굴곡부(300)의 내부로 외기를 유입시켜 배출 가스와의 직접 접촉에 의해 배출 가스의 온도를 하강시킬 수 있다. 배출 가스의 온도가 하강됨에 따라 배출 가스에 포함된 수증기의 응축량이 증가되어 배출 가스의 절대 수분량은 감소하게 되고, 이에 따라 배출 가스는 상대적으로 건조한 공기가 될 수 있다.

또한, 제어부(430)는 온도 센서(410)로부터 감지 신호를 제공받아 외기 및 배출 가스의 온도가 기 설정 온도보다 높으면 외기 도어(420)를 개방할 수 있다. 이때, 제어부(430)는 온도 센서(410)로부터 제공받은 외기 및 배출 가스의 온도와 기 설정 온도 간의 온도차에 비례하여 외기 도어(420)의 개방량을 제어하는바, 그 온도차가 크다면 외기 도어(420)의 개방량을 그에 맞게 증가시켜 많은 양의 외기를 유입할 수 있고, 그 온도차가 작다면 외기 도어(420)의 개방량을 상대적으로 감소시켜 적은 양의 외기를 유입하며, 온도차가 없다면 외기 도어(420)를 개방시키지 않고 완전히 닫아서 외기의 추가 유입을 차단할 수 있다.

한편, 본 발명의 제1 실시예는 굴곡부(300)의 후단에 제공되는 가열 수단(500)을 더 포함할 수 있다. 가열 수단(500)은 굴곡부(300)를 통과한 외기와 배출 가스를 가열하기 위한 구성으로서, 외기 및 배출 가스보다 온도가 높은 열교환 매체(예컨대, 냉각수 또는 배기열)가 흐르는 열교환기로 이루어질 수 있다.

가열 수단(500)은 외기 및 배출 가스를 열교환 매체와의 간접적인 열교환에 의해 가열할 수 있다. 여기서, 간접적인 열교환은 2개의 매체가 서로 직접 접촉하여 열교환이 이루어지는 것이 아니라, 2개의 매체가 열교환기의 벽과 같은 열전도성 물질을 통해 간접적으로 접촉하여 열교환이 이루어지는 것을 의미한다.

이와 같이 배출 가스는 굴곡부(300)를 통과하면서 온도와 습도가 하강하게 되므로, 여기에 포함된 절대 수분량도 낮아져 일정하게 유지될 수 있다. 그러나, 절대 수분량(실제 수증기량)이 감소하여 일정하게 유지되는 배출 가스라 하더라도 1회 이상 외기와 만나 열교환하는 과정에서 온도 역시 하강되었기 때문에 상대 습도는 높아져 이를 대기 중으로 방출하게 되면 백연이 발생할 우려가 있다. 참고로, 상대 습도(%) = 실제 수증기량/ 포화 수증기량 X 100로 정의되며, 포화 수증기량은 온도에 따라서 변하기 때문에 실제 수증기량이 일정하여도 상대 습도는 온도에 따라 다른 값을 갖게 된다.

따라서 가열 수단(500)은 굴곡부(300)를 통과한 배출 가스의 온도를 상승시켜 배출 가스의 상대 습도를 상대적으로 감소시킴으로써 가열된 공기가 대기 중으로 배출되어 차가운 대기와 접촉하더라도 백연이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

한편, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 대하여 설명한다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 백연 제거 장치(10')는 하우징(100'), 메인 열교환기(200') 및 굴곡부(300')를 포함할 수 있다.

상기한 구성들을 갖는 본 발명의 제2 실시예는 앞에서 설명한 제1 실시예와 비교할 때 하우징(100') 및 굴곡부(300')의 구성이나 구조는 서로 동일하다. 따라서, 제1 실시예와의 중복 설명을 피하고 이해의 편의를 위하여 제1 실시예와 다른 차이점 위주로 설명하며, 여기에서 설명되지 않은 부분은 제1 실시예의 설명을 따른다.

메인 열교환기(200')는 유입구(110')의 후단(예컨대, 유입구(110')의 상부)에 제공되는 것으로서, 배출 가스와의 열교환에 의해 배출 가스의 온도를 하강시킬 수 있다. 이때, 메인 열교환기(200')는 배출 가스보다 상대적으로 낮은 온도를 갖는 외기를 열교환 매체로 사용하여 이 외기가 배출 가스와 간접적으로 열교환되도록 함으로써 배출 가스의 온도를 하강시킬 수 있다.

즉, 메인 열교환기(200')는 배출 가스에 비해 상대적으로 온도가 낮은 외기를 내부로 유입시켜 그 표면이 냉각되고, 이렇게 냉각된 메인 열교환기(200')의 외표면이 하우징(100')의 내부 유로를 따라 흐르는 배출 가스와 접촉되어 배출 가스의 온도를 하강시킬 수 있다.

또한 배출 가스의 응축 과정에서 생성된 응축수(w)는 자중을 갖기 때문에 하우징(100)의 내부에서 중력 방향으로 낙하하게 되는 바, 이 응축수(w)를 저장하여 외부로 배출할 수 있도록 제공되는 호퍼부(140')는 제1 실시예의 설명을 따른다.

한편, 굴곡부(300')는 메인 열교환기(200')의 후단(예컨대, 메인 열교환기(200')의 상부)에 제공되는 구성으로서, 배출 가스의 유동 속도를 감소시켜 배출 가스의 응축 시간을 증가시킬 수 있다.

굴곡부(300')는 배플 플레이트(310')와, 유로 연장부(320') 및 분배판(330')을 더 포함할 수 있는데, 이에 대한 설명은 제1 실시예를 따른다. 또한 미스트 제거기(340'), 가열 수단(500') 및 배기 팬(130')에 대한 설명도 제1 실시예와 동일하므로 생략한다.

한편, 본 발명의 제2 실시예는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 보조 열교환부(400')를 더 포함할 수 있다.

보조 열교환부(400')는 굴곡부(300')에 제공되는 것으로서 굴곡부(300')로 유입되는 배출 가스의 온도에 따라 배출 가스를 추가로 냉각시켜 배출 가스에 포함된 수증기의 추가 응축을 유도함으로써 배출 가스의 절대 수분량을 더욱 감소시킬 수 있다.

구체적으로, 보조 열교환부(400')는 온도 센서(410'), 보조 열교환기(420'), 개폐부(425'), 제어부(430')를 포함할 수 있다.

온도 센서(410')는 제1 실시예와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.

보조 열교환기(420')는 굴곡부(300')에 제공되는 것으로, 보조 열교환기(420')는 배출 가스의 이동 경로 상에 설치되어 배출 가스와 열교환할 수 있다.

보조 열교환기(420')는 메인 열교환기(200')와 동일한 구조로 이루어질 수 있으며, 열교환 매체로 배출 가스보다 온도가 낮은 외기가 사용될 수 있다. 보조 열교환기(420')는 굴곡부(300')의 입구 측에 1개가 제공될 수도 있으나, 분배판(330')에 의해 굴곡부(300')가 분할되는 경우 그 분할 영역에 맞게 각각 독립적으로 제공될 수도 있다.

개폐부(425')는 보조 열교환기(420')로 유입되는 외기의 유입량을 조절할 수 있다. 개폐부(425')는 보조 열교환기(420')와 연통되는 솔레노이드 밸브로 구성될 수 있으며, 외부의 전기적 신호(예컨대, 제어부(430')의 제어 신호)에 의해 동작되어 보조 열교환기(420')로 유입되는 외기의 유입량을 조절할 수 있다.

또한, 제어부(430')는 온도 센서(410')로부터 감지 신호를 제공받아 배출 가스의 온도가 기 설정 온도보다 높으면 개폐부(425')를 개방할 수 있다. 이때, 제어부(430')는 온도 센서(410')로부터 제공받은 배출 가스의 온도와 기 설정 온도 간의 온도차에 비례하여 개폐부(425')의 개방량을 제어하는바, 그 온도차가 크다면 개폐부(425')의 개방량을 그에 맞게 증가시켜 많은 양의 외기를 보조 열교환기(420')로 유입시킬 수 있고, 그 온도차가 작다면 개폐부(425')의 개방량을 상대적으로 감소시켜 적은 양의 외기를 유입시키며, 온도차가 없다면 개폐부(425')를 완전히 닫아서 상기 보조 열교환기(420')에 의한 열교환이 발생하지 않도록 할 수 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 설명된 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범위 내에서 얼마든지 구성요소의 치환과 변경이 가능한 바, 이 또한 본 발명의 권리에 속하게 된다.

10 : 제1 실시예에 따른 백연 제거 장치
100 : 하우징 110 : 유입구
120 : 배출구 130 : 배기 팬
140 : 호퍼부
200 : 외기 유입부 210 : 댐퍼
300 : 굴곡부 310 : 배플 플레이트
320 : 유로 연장부 330 : 분배판
340 : 미스트 제거기
400 : 외기 추가유입부
410 : 온도 센서 420 : 외기 도어
430 : 제어부 500 : 가열 수단
10' : 제2 실시예에 따른 백연 제거 장치
100' : 하우징 110' : 유입구
120' : 배출구 130' : 배기 팬
140' 호퍼부 200' : 메인 열교환기
300' : 굴곡부 310' : 배플 플레이트
320' : 유로 연장부 330' : 분배판
340' : 미스트 제거기
400' : 보조 열교환부 410' : 온도 센서
420' : 보조 열교환기 425' : 개폐부
430' : 제어부 500' : 가열 수단

Claims (22)

1. 일측에 배출 가스가 유입되는 유입구가 형성되고, 타측에 상기 배출 가스를 배출하는 배출구가 형성되는 하우징;
   상기 유입구의 후단에 제공되며, 외기를 상기 하우징의 내부로 유입시켜 상기 외기와 상기 배출 가스의 직접 접촉을 통해 상기 배출 가스의 온도를 하강시켜 상기 배출 가스의 절대 수분량을 감소시키는 외기 유입부;
   상기 외기 유입부의 후단에 제공되며, 상기 외기와 상기 배출 가스의 유동 속도를 감소시켜 상기 외기와 상기 배출 가스의 열교환 시간을 증가시키는 굴곡부; 및
   상기 굴곡부의 후단에 제공되며, 상기 외기와 상기 배출 가스를 가열하는 가열 수단을 포함하고,
   상기 굴곡부는,
   상기 외기 및 상기 배출 가스의 유동 방향에 대하여 교차하는 방향으로 배치되어 상기 외기 및 상기 배출 가스의 유동 방향을 전환시키는 배플 플레이트;
   상기 배플 플레이트의 가장 자리로부터 상기 외기와 배출 가스의 유동 방향에 나란한 방향으로 연장되어 상기 외기 및 상기 배출 가스의 유동 방향을 더 전환시키는 유로 연장부; 및
   상기 배플 플레이트의 중간부에서 상기 유동 방향과 나란한 방향을 따라 연장되어 상기 외기 및 상기 배출 가스가 상기 배플 플레이트의 끝단부로 균등하게 분배되도록 하는 분배판;을 포함하며,
   상기 가열 수단은,
   상기 배출 가스의 상대 습도를 감소시키기 위해 상기 외기 및 상기 배출 가스보다 온도가 높은 냉각수 또는 배기열이 흐르는 열교환기로 구성되는,
   백연 제거 장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 하우징은,
   상기 하우징의 내부에서 상기 유입구와 상기 외기 유입부 사이에 배치되며, 상기 외기와 상기 배출 가스의 접촉시 낙하하는 응축수를 저장하는 호퍼부를 더 포함하는, 백연 제거 장치.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 외기 유입부는, 상기 하우징의 측벽에 개폐 가능하게 설치되는 댐퍼를 포함하는, 백연 제거 장치.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1 항에 있어서,
   상기 굴곡부는 미립형 수분을 제거하기 위한 미스트 제거기를 더 포함하는, 백연 제거 장치.
   
8. 삭제
9. 제1 항에 있어서,
   상기 배출구에는 상기 외기 및 상기 배출 가스의 유속을 증가시키기 위한 배기 팬이 설치된, 백연 제거 장치.
10. 제1 항에 있어서,
    상기 굴곡부에 제공되며, 상기 굴곡부로 유입되는 상기 외기 및 상기 배출 가스의 온도에 따라 외기를 추가적으로 유입시키는 외기 추가유입부를 더 포함하는, 백연 제거 장치.
11. 제10 항에 있어서,
    상기 외기 추가유입부는,
    상기 굴곡부의 일측에 제공되어 상기 외기 및 상기 배출 가스의 온도를 감지하여 감지 신호를 발생하는 온도 센서;
    상기 굴곡부의 타측에 개폐 가능하게 제공되며, 개방시 상기 굴곡부로 외기를 유입시켜 상기 배출 가스와의 직접적인 접촉에 의해 상기 배출 가스의 온도를 하강시키는 외기 도어; 및
    상기 온도 센서로부터 감지 신호를 제공받아 상기 외기 및 배출 가스의 온도가 기 설정된 온도보다 높으면 상기 외기 도어를 개방시키는 제어부;
    를 포함하는, 백연 제거 장치.
12. 삭제
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