KR102058522B1

KR102058522B1 - 연돌의 백연발생 방지장치

Info

Publication number: KR102058522B1
Application number: KR1020190067973A
Authority: KR
Inventors: 이병천
Original assignee: (주)풍천엔지니어링
Priority date: 2019-06-10
Filing date: 2019-06-10
Publication date: 2019-12-24
Also published as: CN112066753A

Abstract

본 발명은 연돌의 백연발생 방지장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 현열교환기와 잠열교환기를 이용하여 연돌을 유동하는 배기가스의 순차적인 냉각을 수행할 수 있어, 배기가스를 효율적이고 정확하게 냉각시킬 수 있을 뿐만 아니라, 응축된 배기가스의 가열을 통해 상대습도를 낮추어 배출시킴으로써, 백연의 발생을 방지할 수 있는 연돌의 백연발생 방지장치에 관한 것이다.

Description

연돌의 백연발생 방지장치{Device to Prevention the Occurrence of White Smoke in Chimney}

본 발명은 연돌의 백연발생 방지장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배기가스를 배출하는 연돌에 있어서, 연돌을 유동하는 따뜻한 배기가스가 상대적으로 찬 외기와 만나 발생하는 백연을 방지할 수 있는 연돌의 백연발생 방지장치에 관한 것이다.

백연현상은 가열된 습한 공기가 대기 중의 찬 공기와 혼합되면서 이슬점 이하로 냉각되어 발생되는 현상으로서, 연돌(굴뚝)을 통해 외부로 배출되는 다량의 수분을 포함하는 수증기가 연돌 외부로 토출 시, 하얀 연기로 보이는 현상을 말한다.

특히, 백연현상은 온도가 높은 배기가스 등이 찬 외기와 혼합되는 경우 발생하므로, 외기의 온도가 낮은 동절기에 빈번하게 발생한다. 백연의 경우 도시 등에서는 미관을 해칠 수 있을 뿐만 아니라, 배기가스 내의 산화물 등의 부산물이 수증기 상태로 확산되지 못하고 응축되어 물방울 형태로 연돌 아래로 낙하하여, 인체, 건물 및 자동차 등에 영향을 미칠 수 있으므로 백연이 발생되지 않도록 해야 한다.

백연발생 방지장치로는 배기가스(배출가스)를 가열하여 고온 건조한 상태로 만들어 배출하는 가열방식(건식)이 있고, 배기가스의 냉각에 따라 응축시키는 응축방식(습식) 및 상술된 가열방식과 응축방식이 혼합된 방식이 있다.

이때 가열방식의 경우 고온 다습한 배기가스를 건조한 상태로 만들기 위해서는 현열교환기를 이용할 수 있는 데, 현열교환기만으로 배기가스를 건조시키기 위해서는 많은 에너지를 필요로 하여 열교환기의 크기가 증대되어 공간 활용성이 감소하는 문제점이 있다.

응축방식의 경우에는 배기가스와 열 교환되어 가열된 냉각수의 온도를 낮추기 어려울 뿐만 아니라, 강제적으로 냉각시키기 위해서는 별도의 냉각장치(상술된 현열교환기 등)를 구비해야 하므로 효율적이지 못한 문제점이 있다.

또한, 상술된 방법을 회피하기 위해 외기 등을 이용하는 개방형 냉각탑을 이용할 수 있으나, 개방형 냉각탑의 경우 외기와 냉각탑 간의 열 교환을 통해 개방형 냉각탑 내부에서 백연이 발생하므로, 백연을 배출시킬 수밖에 없거나, 백연을 저감할 수 있는 별도의 열교환기를 추가적으로 구비해야 하는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1577320호(2015.12.08.)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 배기가스를 배출하는 연돌에 있어서, 연돌을 유동하는 따뜻한 배기가스가 상대적으로 찬 외기와 만나 발생하는 백연을 방지할 수 있는 장치를 제공하되, 연돌을 유동하는 배기가스를 선택적으로 흡입하여 유동시키고, 배기가스의 유동 방향으로 현열교환기와 잠열교환기를 이용하여 순차적으로 냉각하여 수증기를 응축시키고 이의 재가열을 통해 상대습도를 낮추어 배출시킴으로써, 백연의 발생을 방지할 수 있는 연돌의 백연발생 방지장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 잠열교환기를 배기가스의 유동 방향으로 적어도 둘 이상 배치하고, 이를 독립적으로 운용 가능하게 함으로써, 배기가스의 점차적인 냉각을 통해 효율적인 배기가스의 냉각이 가능한 연돌의 백연발생 방지장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 배기가스의 냉각을 위한 현열교환기와 배기가스의 상대습도를 낮추기 위한 가열용 현열교환기간에 냉각수를 선택적으로 유동시켜, 냉각수가 가지는 폐열을 이용할 수 있으므로, 냉각수가 선택되는 온도를 가지도록 가열하거나 냉각하는 장치가 별도로 필요하지 않은 연돌의 백연발생 방지장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 연돌의 백연발생 방지장치는 연돌과 연통되어 배기가스를 선택적으로 유입시키는 배기가스유입부(100); 열교환기로 이루어져 상기 배기가스유입부(100)를 통해 유입된 배기가스를 냉각하는 전단열교환부(200); 낙하하는 냉각수와 배기가스를 열 교환시켜 배기가스를 냉각하되, 배기가스의 유동 방향으로 적어도 둘 이상 배치되어 형성되는 냉각부유닛(310)을 포함하는 냉각부(300); 열교환기로 이루어져 냉각된 배기가스를 가열하는 후단열교환부(400); 배기가스를 배출시키는 배기가스배출부(500); 및, 상기 배기가스배출부(500)를 통해 배기가스를 배출시키기 위한 에너지를 제공하는 송풍팬(600);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연돌의 백연발생 방지장치(1000)는 상기 전단열교환부(200), 냉각부(300) 및, 후단열교환부(400) 중 적어도 하나 이상을 선택적으로 동작시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉각부(300)는 상기 냉각부유닛(310) 중 적어도 하나 이상을 선택적으로 동작시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연돌의 백연발생 방지장치(1000)는 연돌과 연통되어 선택적으로 유입되는 배기가스가 수평 방향으로 유동하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연돌의 백연발생 방지장치(1000)는 연돌과 연통되어 선택적으로 유입되는 배기가스가 상부 방향으로 유동하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉각부유닛(310)은 배기가스가 수평 방향으로 유동 가능하게 형성되는 냉각부유닛몸체(311a)와, 상기 냉각부유닛몸체(311a)에 냉각수를 저장 가능하게 형성되는 상부냉각수저장수조(312a)와, 상기 상부냉각수저장수조(312a)의 냉각수를 분사하여 낙하시키는 냉각수분사수단(313a) 및, 상기 냉각수분사수단(313a)을 통해 낙하하여 배기가스와 열 교환된 냉각수를 수집하여 저장하는 하부냉각수저장수조(314a)를 포함하는 제1냉각부유닛(310a)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1냉각부유닛(310a)은 상기 상부냉각수저장수조(312a)의 상부에 형성되어 냉각수를 분사하여 낙하시키는 상부냉각수분사수단(316a)과, 상기 하부냉각수저장수조(314a)의 냉각수를 상기 상부냉각수분사수단(316a)으로 공급 가능하게 형성되는 상부냉각수공급라인(317a) 및, 외기를 흡입하여 상기 상부냉각수분사수단(316a)을 통해 낙하하는 냉각수를 외기와 열 교환시키는 상부송풍팬(318a)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부냉각수공급라인(317a)은 상기 하부냉각수저장수조(314a)의 냉각수를 상기 상부냉각수저장수조(312a)로 공급 가능하게 분기되어 형성되는 상부냉각수분기공급라인(317a-1)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1냉각부유닛(310a)은 상기 상부냉각수저장수조(312a)의 상측 선택되는 위치에 구비되며, 냉각수의 낙수소음을 저감시키는 소음저감수단(320a)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1냉각부유닛(310a)은 상기 하부냉각수저장수조(314a)를 서로 연결하여 냉각수의 수위를 제어 가능하게 형성되는 냉각수분배수단(314a-1)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉각부유닛(310)은 배기가스가 상부 방향으로 유동 가능하게 형성되는 제2냉각부유닛몸체(311b)와, 상기 제2냉각부유닛몸체(311b)에 형성되어 냉각수를 분사하여 낙하시키는 제2냉각수분사수단(312b) 및, 상기 제2냉각수분사수단(312b)을 통해 낙하하여 배기가스와 열 교환된 냉각수를 수집하여 저장하는 제2냉각수저장수조(313b)를 포함하는 제2냉각부유닛(310b)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2냉각부유닛(310b)은 상기 제2냉각부유닛몸체(310b)와 수평 방향으로 이격되어 형성되는 제2보조냉각부유닛몸체와, 상기 제2보조냉각부유닛몸체에 형성되어 상기 제2냉각수저장수조(313b)에 저장된 냉각수를 제1보조냉각수공급라인(313b-1)을 통해 공급받아 저장하는 제2상부냉각수저장수조(315b)와, 상기 제2상부냉각수저장수조(315b)에 저장된 냉각수를 분사하여 낙하시키는 제2보조냉각수분사수단(316b)과, 상기 제2보조냉각수분사수단(316b)을 통해 낙하하는 냉각수를 저장하되, 저장된 냉각수를 제2보조냉각수공급라인(317b-1)을 통해 상기 제2냉각수분사수단(312b)으로 공급 가능하게 형성되는 제2하부냉각수저장수조(317b) 및, 상기 제2보조냉각부유닛몸체로 외기를 흡입하여 상기 제2보조냉각수분사수단(316b)을 통해 낙하하는 냉각수를 외기와 열 교환시키는 보조송풍팬(318b)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연돌의 백연발생 방지장치(1000)는 상기 냉각부(300)와 후단열교환부(400) 사이에 구비되는 액적분리기(700)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연돌의 백연발생 방지장치(1000)는 상기 전단열교환부(200)에서 배기가스의 냉각에 사용된 냉각수를 상기 후단열교환부(400)로 공급 가능하게 형성되는 전단냉각수공급라인(201) 및, 상기 후단열교환부(400)에서 배기가스의 가열에 사용된 냉각수를 상기 전단열교환부(200)로 공급 가능하게 형성되는 후단냉각수공급라인(401)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전단열교환부(200)는 이웃하는 열교환기로 이루어져 상기 배기가스유입부(100)를 통해 유입된 배기가스를 냉각하는 추가전단열교환부(210)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1냉각부유닛(310a)은 상기 상부송풍팬(318a)의 하부에 형성되되, 상기 추가전단열교환부(210)에서 배기가스의 냉각에 사용된 냉각수를 공급받아 외부를 선택적으로 가열 가능하게 형성되는 히팅코일부(330a)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1냉각부유닛(310a)은 상기 상부냉각수저장수조(312a)의 상부 선택되는 위치에 형성되되, 상기 추가전단열교환부(210)와 히팅코일부(330a) 중 선택되는 어느 하나 이상에서 냉각수를 공급받아 외부를 선택적으로 가열 가능하게 형성되는 보조히팅코일부(340a)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1냉각부유닛(310a)은 상기 추가전단열교환부(210)로부터 상기 히팅코일부(330a) 또는 보조히팅코일부(340a)로 냉각수를 공급하거나, 상기 히팅코일부(330a) 또는 보조히팅코일부(340a)로부터 상기 추가전단열교환부(210)로 냉각수를 공급하는 히팅냉각수공급라인(350a)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2냉각부유닛(310b)은 상기 보조송풍팬(318b)의 일측에 이격되어 형성되되, 상기 추가전단열교환부(210)에서 배기가스의 냉각에 사용된 냉각수를 공급받아 외부를 선택적으로 가열 가능하게 형성되는 제2히팅코일부(330b)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2냉각부유닛(310b)은 상기 추가전단열교환부(210)로부터 상기 제2히팅코일부(330b)로 냉각수를 공급하거나, 상기 제2히팅코일부(330b)로부터 상기 추가전단열교환부(210)로 냉각수를 공급하는 제2히팅냉각수공급라인(350b)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1냉각부유닛(310a)은 선택되는 어느 하나 이상의 상기 냉각부유닛몸체(311a)의 전단에 구비되어 냉각수를 분사하는 전단냉각수공급수단(360a)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2냉각부유닛(310b)은 선택되는 어느 하나 이상의 상기 제2냉각부유닛몸체(311b)의 전단에 구비되어 냉각수를 분사하는 제2전단냉각수공급수단(360b)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 연돌의 백연발생 방지장치는 현열교환기와 잠열교환기를 이용하여 연돌을 유동하는 배기가스의 순차적인 냉각을 수행할 수 있어, 배기가스를 효율적이고 정확하게 냉각시킬 수 있을 뿐만 아니라, 응축된 배기가스의 가열을 통해 상대습도를 낮추어 배출시킴으로써, 백연의 발생을 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 연돌의 백연발생 방지장치는 잠열교환기를 적어도 둘 이상 배치하여 독립적으로 운용 가능함으로써, 배기가스가 가지는 습도 및 온도에 대응하여 잠열교환기의 동작을 선택함에 따라 배기가스의 응축을 효율적으로 수행할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 연돌의 백연발생 방지장치는 배기가스의 냉각을 위한 현열교환기에서 사용된 폐열을 이용하여 배기가스의 가열을 위한 현열교환기에서 사용 가능하므로, 배기가스에서의 백연 발생을 방지하기 위한 에너지 사용을 줄일 수 있는 장점이 있다.

도 1 내지 도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연돌의 백연발생 방지장치를 나타낸 도면
도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연돌의 백연발생 방지장치를 나타낸 다른 도면
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 연돌의 백연발생 방지장치를 나타낸 도면
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 연돌의 백연발생 방지장치의 제2냉각수저장수조를 나타낸 도면
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 연돌의 백연발생 방지장치를 나타낸 다른 도면.

이하, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 연돌의 백연발생 방지장치를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

<제1 실시예>

도 1 내지 도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연돌의 백연발생 방지장치를 나타낸 도면이고, 도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연돌의 백연발생 방지장치를 나타낸 다른 도면이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 연돌의 백연발생 저감장치(1000)는 크게 배기가스가 선택적으로 유입 가능하게 형성되는 배기가스유입부(100), 열교환기로 이루어져 배기가스를 냉각하는 전단열교환부(200), 전단열교환부(200)를 통과하여 유동하는 배기가스를 낙하하는 냉각수와 열 교환시켜 배기가스를 냉각하는 냉각부(300), 냉각부(300)를 통과하여 유동하는 배기가스를 선택되는 온도로 가열하는 후단열교환부(400), 배기가스를 배출하는 배기가스배출부(500) 및 배기가스의 배출을 위한 송풍팬(600)을 포함하여 이루어진다.

이때, 본 발명의 제1 실시예에 따른 연돌의 백연발생 저감장치(1000)는 연돌과 연통되어 선택적으로 유입되는 배기가스가 수평 방향으로 유동하도록 구성되며, 수평 방향으로 유동하는 배기가스를 냉각 및 가열하도록 형성된다.

배기가스유입부(100)는 배기가스유입덕트(110)와 배기가스유입댐퍼(120)를 포함하여 이루어진다. 배기가스유입덕트(110)는 연돌과 연통되어 형성되고, 배기가스유입댐퍼(120)는 배기가스유입덕트(110)에 구비되어 개폐 동작이 가능함으로써, 개폐 동작에 따라 배기가스유입덕트(110)로 배기가스를 선택적으로 유입시킬 수 있다.

즉, 배기가스유입댐퍼(120)는 동절기 또는 외기가 차가워 백연의 발생 확률이 높은 경우에는 개방하여 배기가스유입부(100)를 통해 배기가스를 유입시키고, 하절기 또는 외기가 뜨거워 백연의 발생 확률이 낮은 경우에는 폐쇄하여 연돌을 통해 외부로 배기가스를 배출시킬 수 있으므로, 효율적인 배기가스의 백연발생 방지를 수행할 수 있다.

전단열교환부(200)는 열교환기로 이루어져 배기가스유입부(100)를 통해 유입된 배기가스를 냉각할 수 있다. 이때 전단열교환부(200)는 현열교환기 방식의 열교환기로 이루어지는 것이 바람직하다. 현열교환기로 이루어지는 전단열교환부(200)의 바람직한 일 예로서 전단열교환부는 핀코일 형식의 현열교환기로 이루어지고, 배기가스가 차가운 냉각수가 유동하는 코일 외측을 통과하며 열 교환됨으로써, 배기가스의 냉각을 수행할 수 있다. 즉 전단열교환부(200)는 건식을 통해 배기가스의 냉각을 수행할 수 있다.

냉각부(300)는 배기가스의 유동 방향으로 전단열교환부(200)의 후단에 위치되어 배기가스를 냉각할 수 있다. 냉각부(300)는 낙하하는 냉각수와 배기가스를 열 교환시킴으로써, 배기가스의 냉각 및 응축을 수행하는 적어도 하나 이상의 냉각부유닛(310)을 포함한다.

이 때 본 발명의 제1 실시예에 따른 연돌의 백연발생 방지장치(1000)의 냉각부유닛(310)은 배기가스의 유동 방향으로 적어도 둘 이상 형성됨으로써, 배기가스를 유동 방향으로 순차적으로 냉각시키도록 형성된다.

다시 말해, 냉각부(300)는 냉각부유닛(310) 내에서 낙하하는 냉각수와 배기가스를 열 교환시킴으로써 냉각을 수행하게 되는데, 배기가스의 온도가 매우 높을 경우에는 낙하하는 냉각수로만으로 배기가스를 선택되는 온도를 가지도록 냉각시키기 어렵다. 이를 위해 냉각부(300)는 낙하하는 냉각수와의 열 교환을 통해 배기가스를 냉각 및 응축시키는 냉각부유닛(310)을 적어도 둘 이상 배치하여 순차적으로 냉각되도록 함으로써, 높은 온도를 가지는 배기가스의 단계적인 냉각을 통해 배기가스를 효율적으로 냉각할 수 있다.

즉, 냉각부유닛(310)이 하나로 이루어질 경우, 높은 온도를 가지는 배기가스를 냉각시키기 위해서는 냉각수의 최저 온도 제한에 따라 많은 유량의 냉각수를 낙하시켜야 하며, 이 또한 냉각수의 최저 온도 및 배기가스의 유량에 따라 배기가스의 온도를 한 번에 낮추기 위한 제약이 따른다. 이에 반해 본 발명은 냉각부유닛(310)을 배기가스의 유동 방향으로 적어도 둘 이상 배치함으로써, 배기가스의 순차적인 냉각을 수행 가능함으로써, 배기가스가 선택되는 온도를 가지도록 정확하고 수월하게 냉각 제어할 수 있다.

상술된 냉각부유닛(310)은 냉각부유닛몸체(311a), 상부냉각수저장수조(312a), 냉각수분사수단(313a) 및 하부냉각수저장수조(314a)를 포함하여 이루어지는 제1냉각부유닛(310a)을 포함한다.

냉각부유닛몸체(311a)는 배기가스의 냉각을 위한 몸체로서, 수평 방향으로의 전단에는 배기가스유입부(100) 및 전단열교환부(200)와 연통되어 배기가스가 유입되며, 후단으로는 후단열교환부(400) 및 배기가스배출부(500)와 연통되어 냉각이 수행된 배기가스가 수평 방향으로 유동하여 외부로 배출 가능하게 형성된다.

상부냉각수저장수조(312a)는 냉각부유닛몸체(311a)의 상측에 형성되어 냉각수를 저장 가능하게 형성되며, 냉각수분사수단(313a)은 상부냉각수저장수조(312a)의 하단에 형성되어 상부냉각수저장수조(312a)의 냉각수를 하부 방향으로 낙하 가능하게 형성된다. 냉각수분사수단(313a)에 의해 낙하하는 냉각수는 유동 방향으로 유동하는 배기가스와 열 교환됨으로써, 배기가스를 냉각하게 된다. 하부냉각수저장수조(314a)는 상술된 배기가스와 열 교환된 냉각수가 수집되어 저장하는 구성으로서, 낙하하는 냉각수의 수집을 위해 냉각부유닛몸체(311a)의 하단에 형성되는 것이 바람직하다.

아울러, 제1냉각부유닛(310a)은 냉각수를 분사하여 낙하시키는 냉각수분사수단(313a)과 하부냉각수저장수조(314a) 사이의 공간, 즉 유동하는 배기가스와 낙하하는 냉각수가 열 교환되는 공간에 구비되는 충진재(315a)를 더 포함할 수 있다.

충진재(315a)는 배기가스와 냉각수의 유로를 균일하도록 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 배기가스와 냉각수와의 열 교환 면적을 증대시킬 수 있어 효율적인 냉각이 가능하도록 한다.

후단열교환부(400)는 배기가스의 유동 방향으로 냉각부(300)의 후단에 위치한다. 후단열교환부(400)는 전단열교환부(200)와 동일하게 현열교환기 방식의 열교환기로 이루어지는 것이 바람직하다. 이때 후단열교환부(400)는 현열교환기로 이루어져 냉각부(300)를 통과한 배기가스를 선택되는 온도를 가지도록 제어할 수 있으며, 본 발명에서의 후단열교환부(400)는 전단열교환부(200) 및 냉각부(300)에서 냉각된 배기가스를 가열시킬 수 있다.

즉, 응축된 배기가스의 경우 온도와 절대습도는 낮아지나 포화상태를 이루며, 이는 연돌의 내부 벽 등과 접촉될 경우 쉽게 응축되어 응축수가 생길 수 있다. 이는 연돌 내부의 부식 등 여러 문제를 야기할 수 있다. 이를 위해 본 발명은 후단열교환부(400)를 통해 냉각된 배기가스를 가열시킴으로써, 배기가스의 온도는 일정 상승됨과 함께 상대습도를 낮추어 연돌 내부에서의 응축수 생성 및 백연 발생을 방지할 수 있다.

배기가스배출부(500)는 후단열교환부(400)를 통과하는 배기가스가 외부(연돌 등)로 배출되는 구성으로, 크게 배기가스배출덕트(510)와, 배기가스배출덕트(510)에 형성되는 배기가스배출댐퍼(520)를 포함하여 이루어진다. 배기가스배출덕트(510)는 배기가스가 배출되기 위한 연돌과 연통되어 형성되거나, 외부로 배출되도록 형성될 수 있다. 배기가스배출댐퍼(520)는 배기가스유입댐퍼(120)와 동일한 구성으로 형성되어 배기가스배출덕트(510)의 개폐를 수행할 수 있다.

송풍팬(600)은 회전 동작을 통해 힘을 발생시키고, 이의 힘에 따라 배기가스를 배기가스배출부(500)를 통해 배출되도록 할 수 있다. 즉, 배기가스는 전단열교환부(200), 냉각부(300)를 통과하면서 냉각되므로 정압이 발생하고 온도가 낮아져 자연 배출이 어려울 수 있으므로, 송풍팬(600)의 동작을 통한 흡입력을 발생시켜 배기가스를 외부로 배출시키는 것이 바람직하다. 이때 송풍팬(600)은 전단열교환부(200), 냉각부(300) 및 후단열교환부(400)를 통과하여 외부로의 배출이 어려운 배기가스를 배출시켜야 하고, 일정 흡입력의 발생을 위해서는 폐쇄된 공간이 필요하므로, 송풍팬(600)은 배기가스배출부(500)의 배기가스배출덕트(510)에 형성하는 것이 바람직하나, 배기가스의 배출이 수월한 위치라면 다양한 실시예가 가능함은 물론이다.

아울러, 본 발명의 제1 실시예에 따른 연돌의 백연발생 방지장치(1000)는 전단열교환부(200), 냉각부(300) 및 후단열교환부(400) 중 적어도 하나 이상 선택적으로 동작이 가능하다. 즉 배기가스의 습도 및 온도, 냉각수의 온도 및 유량 등을 고려하여 전단열교환부(200), 냉각부(300), 후단열교환부(400) 중 선택되는 어느 하나 이상을 동작시킴으로써, 배기가스의 백연 발생을 방지하기 위한 동작을 효율적으로 수행할 수 있다.

또한, 냉각부(300)는 다수 형성되는 냉각부유닛(제1냉각부유닛) 중 배기가스의 습도 및 온도, 냉각수의 온도 및 유량 등을 고려하여 선택적으로 동작이 가능함으로써, 냉각부(300)에서의 배기가스 냉각에 따른 냉각수의 불필요한 사용과 버려짐을 방지할 수 있다. 이는 냉각수의 선택적인 낙하를 통해 유동하는 배기가스와 열 교환시킴으로써, 장치의 효율적이 사용이 가능하다.

아울러, 제1냉각부유닛(310a)은 적어도 둘 이상 형성되는 하부냉각수저장수조(314a)를 서로 연결하여 형성되고, 제어를 통해 각각의 하부냉각수저장수조(314a)의 수위를 제어할 수 있는 냉각수분배수단(314a-1)을 더 포함할 수 있다. 냉각수분배수단(314a-1)은 하부냉각수저장수조(314a)를 서로 연결하는 파이프 형상으로 이루어지는 것이 바람직하며, 자동제어 또는 수동제어를 통해 하부냉각수저장수조(314a)에 저장된 냉각수의 유동을 제어할 수 있는 밸브수단을 포함할 수 있다. 이를 통해 하부냉각수저장수조(314)간 냉각수를 공급하거나 공급받아 선택되는 수위를 유지하도록 할 수 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 연돌의 백연발생 방지장치(1000)의 제1냉각부유닛(310a)은 상부냉각수분사수단(316a), 상부냉각수공급라인(317a) 및 상부송풍팬(318a)을 더 포함할 수 있다.

상부냉각수분사수단(316a)은 냉각수분사수단(313a)과 동일하게 냉각수를 분사하여 낙하하도록 할 수 있으며, 상부냉각수분사수단(316a)은 상부냉각수저장수조(312a)로부터 상부로 이격되어 형성됨으로써, 분사하여 낙하하는 냉각수가 상부냉각수저장수조(312a)로 수집되도록 한다.

상부냉각수공급라인(317a)은 하부냉각수저장수조(314a)와 상부냉각수분사수단(316a)을 연결하되, 하부냉각수저장수조(314a)에 수집된 냉각수를 상부냉각수분사수단(316a)으로 공급 가능하게 형성된다. 이때 상부냉각수공급라인(317a)은 상부냉각수분사수단(316a)보다 상대적으로 하부에 위치하는 하부냉각수저장수조(314a)에 저장된 냉각수를 상부냉각수분사수단(316a)으로 공급해야 하므로, 펌핑 작업을 위한 펌핑수단 등이 더 구비될 수 있다.

상부송풍팬(318a)은 상부냉각수분사수단(316a)의 상부 즉, 냉각부유닛몸체(311a)의 최상단에 형성되는 것이 바람직하며, 팬의 회전에 따른 흡입력을 발생시켜 외기를 흡입하고, 이를 냉각부유닛몸체(311a)의 상단으로 배출시키도록 함으로써, 상부냉각수분사수단(316a)으로부터 낙하하는 냉각수와 외기가 열 교환되도록 한다.

즉, 본 발명의 제1 실시예에 따른 연돌의 백연발생 방지장치(1000)의 제1냉각부유닛(310a)은 배기가스와의 열 교환을 통해 온도가 상승되어 하부냉각수저장수조(314a)에 저장된 냉각수를 상부냉각수공급라인(317a)을 통해 상부냉각수분사수단(316a)으로 공급하고, 상부냉각수분사수단(316a)은 냉각수를 상부냉각수저장수조(312a)로 낙하시키고, 상부송풍팬(318a)은 외기를 흡입하여 냉각수와 열 교환되도록 함으로써, 배기가스와의 열 교환을 통해 온도가 상승한 냉각수를 냉각시킬 수 있다.

물론, 하부냉각수저장수조(314a)에 수집된 냉각수의 온도가 크게 높지 않을 경우에는 상부송풍팬(318a)의 동작은 멈추되, 상부냉각수분사수단(316a)을 통해 냉각수를 낙하시키고 냉각부유닛몸체(311a) 내부를 유동하는 공기만으로 온도를 낮출 수 있는 프리쿨링을 시행할 수도 있다.

또한, 상부냉각수공급라인(317a)은 하부냉각수저장수조(314a)에 저장된 냉각수가 냉각이 필요하지 않은 온도를 가질 경우, 냉각수를 상부냉각수저장수조(312a)로 공급하도록 분기되는 상부냉각수공급분기라인(317a-1)을 더 포함할 수 있다. 즉, 하부냉각수저장수조(314a)에 저장된 냉각수가 냉각이 필요한 온도를 가질 경우 상부냉각수공급라인(317a)을 통해 상부냉각수분사수단(316a)으로 공급하여 외기와의 열 교환 또는 낙하만을 통한 프리쿨링을 통해 냉각하거나, 냉각수의 온도가 냉각이 필요하지 않을 때에는 상부냉각수공급분기라인(317a-1)을 통해 상부냉각수저장수조(312a)로 바로 공급되도록 할 수 있다. 이를 위해 상부냉각수공급라인(317a)은 상부냉각수공급분기라인(317a-1)이 연장되는 위치에 냉각수의 유동 및 방향을 제어할 수 있는 밸브 등의 제어수단이 구비될 수 있다.

아울러, 상부냉각수분사수단(316a)은 선택되는 하부냉각수저장수조(314a)로부터 냉각수를 공급받아 냉각수를 분사할 수 있으나, 냉각부유닛(310)의 제1냉각부유닛(310a)마다 냉각하기 위한 배기가스의 온도가 상이하므로 상부냉각수공급라인(317a)을 각각의 하부냉각수저장수조(314a)에 대응하여 형성하고, 이를 통해 각각에 대응하는 상부냉각수분사수단(316a)으로 냉각수를 이동시켜 냉각하는 것이 바람직하다.

또한, 제1냉각부유닛(310a)은 상부냉각수분사수단(316a)과 상부냉각수저장수조(312a) 사이에 구비되는 상부충진재(319a)를 더 포함할 수 있으며, 상부충진재(319a)는 상술된 충진재(315a)와 마찬가지로 상부송풍팬(318a)을 통해 흡입된 외기와 상부냉각수분사수단(316a)을 통해 낙하하는 냉각수와의 열 교환 면적을 증대시켜 효율적인 냉각수의 냉각이 가능하게 한다.

아울러, 제1냉각부유닛(310a)은 상부냉각수저장수조(312a) 상부에 형성되는 소음저감수단(320a)을 더 포함할 수 있다. 소음저감수단(320a)은 상부냉각수저장수조 (312a)상부에 형성됨으로써, 상부냉각수분사수단(316a)으로부터 낙하하는 냉각수가 상부냉각수저장수조(312a)로 낙하하기 전 냉각수의 낙하에 따른 소음을 저감할 수 있으므로, 냉각수의 낙하에 따른 낙수소음 저감 뿐만 아니라, 냉각수의 낙하에 따른 진동을 감소시킬 수 있다.

소음저감수단(320a)은 망 형태의 스크린으로 이루어질 수 있으며, 이를 통해 낙하하는 냉각수는 상부냉각수저장수조(312a)로 직접 낙하하지 않고 망과 부딪히며 형태가 분산된 후, 상부냉각수저장수조(312a)로 낙하되도록 할 수 있다. 이는 냉각수가 상부냉각수저장수조(312a)로 직접 낙하하는 경우에 비해 냉각수가 작은 형상을 가지도록 함으로써, 냉각수의 낙하에 따른 낙수소음 및 진동을 저감시킬 수 있다.

상술된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 연돌의 백연발생 방지장치(1000)의 냉각부(300)는 배기가스와의 열 교환을 통해 가열된 냉각수를 상부로 공급하여 다시 낙하시킴으로써, 냉각을 수행하게 된다. 이를 위해 상술된 냉각수분배수단(314a-1)을 통해 어느 하나의 제1냉각부유닛(310a)에서 많은 유량의 냉각수를 냉각하기 위해 수위가 낮아 질 경우, 또는 선택되는 어느 하나의 제1냉각부유닛(310a)만이 동작하여 하부냉각수저장수조(314a)간 수위 차이가 발생할 경우 등의 상황 시, 냉각수분배수단(314a-1)을 통해 하부냉각수저장수조(314a)간 냉각수를 공급하거나 공급받아 선택되는 수위를 유지하도록 할 수 있다.

도 4와 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 연돌의 백연발생 방지장치(1000)는 액적분리기(700)를 더 포함할 수 있다.

액적분리기(700)는 튜브 형태로 제작되어 튜브 내부에는 차가운 외기가 유동하도록 하고, 튜브 외부에는 배기가스가 유동하도록 함으로써, 배기가스를 추가적으로 응축시켜 이에 따라 발생하는 미세 물방울을 응집할 수 있다.

이때 액적분리기(700)에는 튜브 내부에 물분무장치를 더 포함할 수 있으며, 이를 통해 튜브 내부를 유동하는 외기로 물을 분사함으로써, 물의 증발에 따른 외기의 온도를 더욱 더 낮추어 배기가스의 응축을 향상시킬 수 있다.

상술된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 연돌의 백연발생 방지장치(1000)는 액적분리기(700)를 더 포함함으로써, 전단열교환부(200)에서의 냉각, 냉각부(300)에서의 냉각에 따른 응축을 수행하여 수증기를 낙하시킨 동작을 수행한 후에도 배기가스에 남아있는 미세한 물방울까지 제거할 수 있으므로, 백연의 발생 확률을 더욱 더 낮출 수 있다.

아울러, 액적분리기(700)는 응축이 이루어진 후 남은 미세한 물방울을 응축하여 제거하고, 응축이 수행된 배기가스는 후단열교환부(400)에서 가열하여 백연의 발생을 방지하므로, 냉각부(300)와 후단열교환부(400) 사이에 구비되는 것이 바람직하다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 연돌의 백연발생 방지장치(1000)는 전단열교환부(200)와 후단열교환부(400)를 연결하되, 전단열교환부(200)의 냉각수를 후단열교환부(400)로 공급 가능하게 형성되는 전단냉각수공급라인(201)과, 후단열교환부(400)와 전단열교환부(200)를 연결하되, 후단열교환부(400)의 냉각수를 전단열교환부(200)로 공급 가능하게 형성되는 후단냉각수공급라인(401)을 더 포함할 수 있다.

즉, 전단열교환부(200)는 배기가스유입부(100)를 통해 유입된 배기가스를 냉각하기 위해 배기가스의 온도보다 낮은 온도를 가지는 냉각수가 유동해야만 배기가스의 냉각을 수행할 수 있으며, 반대로 후단열교환부(400)는 전단열교환부(200), 냉각부(300), 액적분리기(700) 중 적어도 어느 하나 이상에서 냉각된 배기가스를 가열하기 위해 배기가스보다 온도가 높은 냉각수가 유동해야 한다.

이를 위해 후단열교환부(400)에서 배기가스와 열 교환되어 온도가 낮아진 냉각수를 후단냉각수공급라인(401)을 통해 전단열교환부(200)로 유동시킴으로써, 배기가스의 가열에 사용된 폐열을 이용하여 배기가스의 냉각을 수행할 수 있으므로, 전단열교환부(200)에서의 열 교환을 위한 에너지 효율을 향상시킬 수 있고, 반대로 전단열교환부(200)에서 배기가스와 열 교환되어 온도가 높아진 냉각수를 전단냉각수공급라인(201)을 통해 후단열교환부(400)로 유동시킴으로써, 배기가스의 냉각에 사용된 폐열을 이용하여 배기가스의 가열을 수행할 수 있으므로, 후단열교환부(400)에서의 열 교환을 위한 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.

이때 전단냉각수공급라인(201)과 후단냉각수공급라인(401)은 작업자의 자동, 수동 등의 제어동작을 통해 냉각수의 유동을 제어할 수 있는 밸브 등이 구비되는 것이 바람직하다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 연돌의 백연발생 방지장치(1000)는 전단열교환부(200)로부터 후단으로 이격되어 이웃하되, 전단열교환부(200)와 마찬가지로 현열교환기로 이루어지는 추가전단열교환부(210)를 더 포함할 수 있다. 추가전단열교환부(210)는 전단열교환부(200)와 함께 이웃하여 배치됨으로써, 하나의 현열교환기에 추가적으로 현열교환기를 구비하는 효과가 있으므로, 배기가스의 냉각을 수월하게 수행할 수 있다.

아울러, 제1냉각부유닛(310a)은 상부송풍팬(318a) 하부에 이격되어 형성되는 히팅코일부(330a)를 포함할 수 있으며, 추가전단열교환부(210)와 히팅코일부(330a)를 연결하여 냉각수를 전달하는 히팅냉각수공급라인(350a)을 포함한다.

즉, 추가전단열교환부(210)에서 배기가스의 냉각을 위해 온도가 증대된 냉각수를 히팅냉각수공급라인(350a)을 통해 히팅코일부(330a)로 공급함으로써, 히팅코일부(330a)가 가지는 열에너지를 이용하여 낙하하는 냉각수와 열 교환되어 습도가 높아진 외기를 가열할 수 있다. 이는 습공기를 가열할 수 있으므로, 백연이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

아울러, 제1냉각부유닛(310a)은 냉각부유닛몸체(311a)의 상부냉각수저장수조(312a) 상부의 선택되는 위치에 구비되되, 추가전단열교환부(210)로부터 공급된 냉각수를 이용하여 외부를 가열할 수 있는 보조히팅코일부(340a)를 더 포함할 수 있다.

보조히팅코일부(340a)는 히팅냉각수공급라인(350a)을 통해 추가전단열교환부(210)와 연결되거나, 제1히팅코일부(330a)와 연결됨으로써, 추가전단열교환부(210)에서의 열 교환을 통해 온도가 일정 올라간 냉각수를 이용하여 주위를 가열함으로써, 상부냉각수분사수단(316a)을 통해 낙하하는 냉각수가 동결되는 것을 방지할 수 있다. 이는 낙하하는 냉각수가 동결되어 고드름 등이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

상술된 바와 같이, 본 발명은 히팅냉각수공급라인(350a)을 통해 추가전단열교환부(210)에서 배기가스와 열 교환되어 온도가 올라간 냉각수를 히팅코일부(330a), 보조히팅코일부(340a) 중 선택되는 어느 하나 이상으로 공급하여 외부를 가열하도록 함으로써, 냉각수의 냉각에 따른 백연의 발생을 방지하거나 냉각수의 동결을 방지할 수 있으며, 히팅코일부(330a)와 보조히팅코일부(340a) 중 선택되는 어느 하나 이상에서의 가열을 통해 냉각된 냉각수는 히팅냉각수공급라인(350a)을 통해 추가전단열교환부(210)로 공급함으로써, 배기가스의 냉각을 수행할 수 있다.

다시 말해, 본 발명은 추가전단열교환부(210)에서 배기가스와의 열 교환에 사용된 폐열을 이용하여 외부로 토출되는 공기를 가열하고, 이의 열 교환을 통해 온도가 낮아진 냉각수를 다시 추가전단열교환부(210)에서의 배기가스 냉각에 사용하므로 에너지의 효율적인 관리가 가능하며, 추가전단열교환부(210)에서의 냉각수 냉각을 위한 별도의 장치, 히팅코일부(330a)와 보조히팅코일부(340a)에서의 냉각수의 가열을 위한 별도의 장치를 구비할 필요가 없는 장점이 있다.

도 8 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 연돌의 백연발생 방지장치(1000)의 냉각부(300)는 제1냉각부유닛(310a)의 전단에 구비되어 수평 방향으로 유동하는 배기가스로 냉각수를 분사하는 전단냉각수공급수단(360a)을 더 포함할 수 있다.

전단냉각수공급수단(360a)은 냉각부로 유동하는 배기가스로 냉각수를 분사함으로써, 제1냉각부유닛(310a)으로 배기가스가 도달하기 전에 배기가스가 가지는 온도를 일정 낮출 수 있다. 전단냉각수공급수단(360a)은 냉각부로 유동하는 배기가스에 미리 냉각수를 분사하여 일정 냉각을 시키므로, 제1냉각부유닛(310a)에서의 배기가스 냉각을 좀 더 수월하게 진행하도록 할 수 있다.

특히, 전단냉각수공급수단(360a)은 제1냉각부유닛(310)으로 유동하는 배기가스의 온도를 일정 낮출 수 있으므로, 고온의 배기가스에 의해 충진재(315a) 등이 열에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있어 충진재(315a)의 사용 수명을 증대시킬 수 있다.

또한, 전단냉각수공급수단(360a)은 배기가스로 냉각수를 공급함으로써, 배기가스에 포함된 불순물 등을 제거할 수 있는 세정역할도 수행할 수 있다. 즉 전단냉각수공급수단(360a)은 하부냉각수저장수조(314a)에 저장된 냉각수를 전단냉각수공급라인(360a-1)을 통해 공급받아 분사하거나, 중간 단계에서 냉각수에 선택되는 첨가제를 혼합하여 분사함으로써, 배기가스에 포함된 유해성분을 미리 제거할 수 있다.

아울러, 전단냉각수공급수단(360a)은 배기가스의 온도가 충진재(315a)의 열 손상을 야기할 만큼 높고, 배기가스 내 유해성분 함량이 높은 배기가스의 유동 방향으로의 첫 번째 제1냉각부유닛(310a) 전단에 위치될 수 있다. (도 8, 도 9 참조)

또한, 전단냉각수공급수단(360a)은 제1냉각부유닛(310a) 각각 설정된 냉각 온도를 고려하여 효율적으로 제어할 수 있도록 모든 제1냉각부유닛(310a) 전단에 위치되도록 하여 냉각부(300)에서의 효율적인 냉각을 수행하도록 할 수 있다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 연돌의 백연저감 방지장치(1000)는 수평 방향으로 배기가스가 유동하도록 형성되되, 하나의 연돌로 다시 배기가스를 배출하도록 선택되는 위치에서의 절곡을 통해 형성될 수 있다.

도 11에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 연돌의 백연저감 방지장치(1000)는 수평 방향으로의 공간이 부족하거나, 냉각 및 가열된 배기가스를 외부로 배출하기 위한 별도의 수단이 구비되지 않을 경우, 선택되는 위치를 절곡하여 형성함으로써, 하나의 연돌로부터 배기가스를 선택적으로 유입받아 냉각 및 가열을 수행하고, 동일 연돌로 배출되도록 함으로써, 공간의 활용성을 높일 수 있다.

<제2 실시예>

도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 연돌의 백연발생 방지장치를 나타낸 도면이고, 도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 연돌의 백연발생 방지장치의 제2냉각수저장수조를 나타낸 도면이며, 도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 연돌의 백연발생 방지장치를 나타낸 다른 도면이다.

도 12를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 연돌의 백연발생 방지장치(1000)는 연돌과 연통되어 배기가스가 상부 방향으로 유동하도록 형성될 수 있는 구성이다. 이때 본 발명의 제2 실시예에 따른 연돌의 백연발생 방지장치(1000)는 연돌과 상부 방향으로 연통되어 필수적으로 배기가스가 유동되도록 하거나, 연돌과 동일하게 상부 방향으로 배기가스가 유동 가능하되, 연돌의 측면 또는 하부면에 배치되어 배기가스의 선택적은 유입을 통해 냉각을 수행할 수 있는 등 다양한 실시예가 가능하다.

이를 위해 배기가스유입부(100), 전단열교환부(200), 냉각부(300), 후단열교환부(400), 송풍팬(600) 및 배기가스배출부(500)는 하부로부터 상부 방향으로 순서대로 배치되는 것이 바람직하다. 아울러 상부 방향으로 유동하는 배기가스와의 열 교환을 위해 배기가스유입부(100), 전단열교환부(200), 후단열교환부(400), 배기가스배출부(500) 및 송풍팬(600)은 상부 방향으로 유동하는 배기가스와 수직하도록 배치되는 것이 바람직하다. 상술된 배기가스유입부(100), 전단열교환부(200), 후단열교환부(400), 배기가스배출부(500) 및 송풍팬(600)은 앞서 설명하였으므로, 자세한 설명은 생략한다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 연돌의 백연저감 방지장치(1000)의 냉각부유닛은 제2냉각부유닛(310b)을 포함하여 이루어지며, 제2냉각부유닛(310b)은 상술된 제1냉각부유닛(310a)과 같이 적어도 둘 이상 형성되어 단계적으로 배기가스의 냉각을 수행하도록 하며, 제1냉각부유닛(310a)과 상이한 점은 제1냉각부유닛(310a)은 배기가스가 상부로 유동하는 방향과 수직한 수평 방향으로 배열되는 반면, 제2냉각부유닛(310b)은 상부 방향으로 배열되는 점이다.

제2냉각부유닛(310b)은 크게 제2냉각부유닛몸체(311b), 제2냉각수분사수단(312b) 및 제2냉각수저장수조(313b)를 포함하여 이루어진다. 제2냉각부유닛몸체(311b)는 상부 방향으로 유동하는 배기가스를 낙하하는 냉각수와의 열 교환을 위한 구성으로서, 배기가스가 하부에서 유입되어 상부 방향으로 유동 가능하게 형성되어야 함은 물론이다.

아울러 제2냉각부유닛몸체(311b)는 상부 방향으로 적어도 둘 이상 형성됨으로써, 앞서 설명된 바와 같이 단계적인 배기가스의 냉각을 수행하도록 하며, 이를 통해 배기가스의 효율적인 냉각이 가능하다.

제2냉각수분사수단(312b)은 제2냉각부유닛몸체(311b)의 상측에 형성되며, 냉각수를 분사하여 낙하 가능하게 형성된다. 제2냉각수분사수단(312b)은 냉각수의 낙하를 통해 상부 방향으로 유동하는 배기가스와 열 교환시키며, 이의 열 교환을 통해 배기가스의 냉각 및 응축을 수행하게 된다.

제2냉각수저장수조(313b)는 제2냉각부유닛몸체(311b)의 하단에 형성되며, 제2냉각수분사수단(312b)을 통해 낙하하여 배기가스와 열 교환된 냉각수 및 응축된 물방울 등을 수집하여 저장 가능하게 형성된다. 이때 제2냉각수저장수조(313b)는 상부 방향으로 유동하는 배기가스의 유동을 방해하지 않도록 형성되어야 한다.

제2냉각수저장수조(313b)는 냉각수가 낙하하여 접촉되되, 사선 방향으로 형성되는 접촉부(313b-5a)와, 접촉부(313b-5a) 하부에 형성되되, 접촉부(313b-5a)를 타고 낙하하는 냉각수를 저장하는 접촉냉각수저장부(313b-5b)를 포함하는 제2냉각수저장수조몸체(313b-5)를 포함한다. 제2냉각수저장수조몸체(313b-5)는 선택되는 방향으로 이격되어 다수 형성됨으로써, 이격된 간격 사이로 배기가스가 하부에서 상부로 유동 가능하게 한다.

상술된 바와 같이 제2냉각수저장수조(313b)는 선택되는 방향으로 다수 이격되는 제2냉각수저장수조몸체(313b-5)를 포함함으로써, 하부에서 상부로 유동하는 배기가스의 유동을 방해하지 않으면서 배기가스와 열 교환된 냉각수를 저장할 수 있다. (도 13 참조)

아울러, 제2냉각부유닛(310b)은 제2냉각수분사수단(312b)과 제2냉각수저장수조(313b) 사이에 충진재로 이루어지는 제2충진재(314b)를 구비할 수 있으며, 충진재의 역할은 앞서 설명하였으므로, 상세한 설명은 생략한다.

상술된 바와 같이, 제2냉각부유닛(310b)은 상부 방향으로 적어도 둘 이상 배열되어 형성되므로, 배기가스의 냉각을 위해 열 교환되어 온도가 상승된 냉각수의 냉각을 수행하기 위한 구성을 동일의 상부에 형성하기 어렵다. 그러므로 본 발명의 제2 실시예에 따른 연돌의 백연발생 방지장치(1000)의 제2냉각부유닛(310b)은 열 교환된 냉각수의 냉각을 위한 구성을 수평 방향 측면에 구성하는 것이 바람직하다.

이를 위한 구성으로 제2냉각부유닛(310b)은 제2냉각부유닛몸체(311b)의 측면에 형성되는 제2보조냉각부유닛몸체를 포함할 수 있다. 제2보조냉각수유닛몸체에는 제2상부냉각수저장수조(315b), 제2보조냉각수분사수단(316b) 및 제2하부냉각수저장수조(317b)를 포함한다.

제2상부냉각수저장수조(315b)는 제2보조냉각부유닛몸체에 형성되어 제2냉각수저장수조(313b)에 저장된 냉각수를 제1보조냉각수공급라인(313b-1)을 통해 공급받아 저장하게 된다.

제2보조냉각수분사수단(316b)은 제2상부냉각수저장수조(315b)에 저장된 냉각수를 낙하시키며, 이를 통해 낙하하는 냉각수는 제2보조냉각부유닛몸체 내부로 유입되는 외기 또는 제2보조냉각부유닛몸체 내부의 공기와 열 교환되어 냉각되게 한다.

제2하부냉각수저장수조(317b)는 제2보조냉각수분사수단(316b)을 통해 분사되어 낙하하는 냉각수를 저장하게 되며, 냉각된 냉각수는 제2보조냉각수공급라인(317b-1)을 통해 제2냉각수분사수단(312b)으로 공급 가능하게 형성된다.

이때 제1보조냉각수공급라인(313b-1)과 제2보조냉각수공급라인(317b-1)은 밸브 등의 제어수단이 구비되며, 이를 통해 냉각수의 유동 및 유량을 제어할 수 있어야 함은 물론이다.

아울러, 낙하하는 냉각수를 냉각하기 위해 제2보조냉각부유닛몸체에는 내부로 외기를 유입시킬 수 있는 보조송풍팬(318b)을 포함할 수 있다.

즉, 제2냉각부유닛몸체(311b)에서 배기가스의 냉각을 위해 열 교환되어 온도가 상승된 냉각수는 제1보조냉각수공급라인(313b-1)을 통해 제2상부냉각수저장수조(315b)로 이동되고, 제2상부냉각수저장수주(315b)에 저장된 냉각수를 제2보조냉각수분사수단(316b)을 통해 낙하시켜 프리쿨링 시키거나, 보조송풍팬(318b)을 통해 유입되는 외기와의 열 교환을 통해 냉각수를 냉각시킬 수 있다.

아울러, 제2냉각부유닛(310b)은 본 발명의 제1 실시예에 따른 히팅코일부(330a)와 동일한 역할을 수행하도록 제2보조냉각부유닛몸체에 구비되는 제2히팅코일부(330b)를 포함할 수 있다.

제2히팅코일부(330b)는 히팅냉각수공급라인(350a)과 동일한 제2히팅냉각수공급라인(350b)을 통해 보조전단열교환부(210)에서의 온도가 상승된 냉각수를 제2히팅코일부(330b)로 공급하여 외부를 가열할 수 있고, 외부 가열에 따라 온도가 하강된 냉각수를 다시 보조전단열교환부(210)로 공급함으로써, 배기가스의 냉각을 수행할 수 있다.

아울러, 본 발명의 제2 실시예에 따른 연돌의 백연발생 방지장치(1000)는 제1 실시예의 히팅코일부(330a)에 대응하는 제2히팅코일부(330b) 뿐만 아니라, 제1 실시예의 보조히팅코일부(340a)에 대응하는 제2보조히팅코일부를 구비할 수 있는 실시예가 가능함은 물론이다.

도 14를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 연돌의 백연발생 방지장치(1000)의 냉각부(300)는 제2냉각부유닛(310b)의 전단에 구비되어 상부 방향으로 유동하는 배기가스로 냉가수를 분사하는 제2전단냉각수공급수단(360b)을 더 포함할 수 있다.

제2전단냉각수공급수단(360b)은 앞서 설명한 전단냉각수공급수단(360a)과 동일하게 냉각부(300)로 유동하는 배기가스로 냉각수를 분사함으로써, 제2냉각부유닛(310b)으로 배기가스가 도달하기 전에 배기가스가 가지는 온도를 일정 낮출 수 있다.

제2전단냉각수공급수단(360b)은 전단냉각수공급수단(360a)과 마찬가지로, 미리 냉각수를 냉각하여 제2냉각부유닛(310b)에서 배기가스를 수월하게 냉각시킬 수 있을 뿐만 아니라, 제2충진재(314b)가 고온의 배기가스에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있어, 제2충진재(314b)의 수명을 증대시킬 수 있다.

또한, 제2전단냉각수공급수단(360b)은 전단냉각수공급수단(360a)과 같이 세정역할도 수행할 수 있고, 첨가제를 혼합하여 분사함으로써, 배기가스 내 유해성분을 제거할 수 있다.

이때 제2전단냉각수공급수단(360b)은 배기가스의 온도가 제2충진재(314b)의 열 손상을 야기할 만큼 높고, 배기가스 내 유해성분 함량이 높은 배기가스의 유동 방향으로의 첫 번째 제2냉각부유닛(310b)의 전단에 위치할 수 있다.

또한, 제2전단냉각수공급수단(360b)은 제2냉각부유닛(310b)의 각각 설정된 냉각 온도를 고려하여 효율적으로 제어할 수 있도록 모든 제2냉각부유닛(310b)의 전단에 위치할 수 있는 실시예가 가능함은 물론이다.

아울러, 제2전단냉각수분사수단(360b)은 냉각된 냉각수를 분사하여 배기가스를 냉각시켜야 하므로, 제2하부냉각수저장수조(317b) 중 선택되는 적어도 하나 이상에 저장된 냉각수를 제2전단냉각수공급라인(360b-1)을 통해 공급받을 수 있는 실시예가 바람직하다.

제2전단냉각수분사수단(360b)을 포함하는 냉각부(300)은 제2하부냉각수저장수조(317b)에 저장된 냉각수의 수위를 분배할 수 있는 분배수단을 더 포함할 수 있으며, 이를 통해 각각의 제2하부냉각수저장수조(317b)의 수위를 동일하게 유지할 수 있음은 물론이다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니 하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능함은 물론이다.

1000 : 연돌의 백연발생 방지장치
100 : 배기가스유입부
110 : 배기가스유입덕트 120 : 배기가스유입댐퍼
200 : 전단열교환부
201 : 전단냉각수공급라인
210 : 추가전단열교환부
300 : 냉각부
310 : 냉각부유닛
310a : 제1냉각부유닛
311a : 냉각부유닛몸체 312a : 상부냉각수저장수조
313a : 냉각수분사수단 314a : 하부냉각수저장수조
314a-1 : 냉각수분배수단 315a : 충진재
316a : 상부냉각수분사수단 317a : 상부냉각수공급라인
317a-1 : 상부냉각수공급분기라인 318a : 상부송풍팬
319a : 상부충진재 320a : 소음저감수단
330a : 히팅코일부 340a : 보조히팅코일부
350a : 히팅냉각수공급라인
360a : 전단냉각수공급수단 360a-1 : 전단냉각수공급라인
310b : 제2냉각부유닛
311b : 제2냉각부유닛몸체 312b : 제2냉각수분사수단
313b : 제2냉각수저장수조 313b-1 : 제1보조냉각수공급라인
313b-5 : 제2냉각수저장수조몸체
313b-5a : 접촉부 313b-5b : 접촉냉각수저장부
314b : 제2충진재 315b : 제2상부냉각수저장수조
316b : 제2보조냉각수분사수단 317b : 제2하부냉각수저장수조
317b-1 : 제2보조냉각수공급라인 318b : 보조송풍팬
330b : 제2히팅코일부 350b : 제2히팅냉각수공급라인
360b : 제2전단냉각수공급수단 360b-1 : 제2전단냉각수공급라인
400 : 후단열교환부 401 : 후단냉각수공급라인
500 : 배기가스배출부
510 : 배기가스배출덕트 520 : 배기가스배출댐퍼
600 : 송풍팬

Claims

연돌과 연통되어 배기가스를 선택적으로 유입시키는 배기가스유입부(100);
열교환기로 이루어져 상기 배기가스유입부(100)를 통해 유입된 배기가스를 냉각하는 전단열교환부(200);
낙하하는 냉각수와 배기가스를 열 교환시켜 배기가스를 냉각하되, 배기가스의 유동 방향으로 적어도 둘 이상 배치되어 형성되는 냉각부유닛(310)을 포함하는 냉각부(300);
열교환기로 이루어져 냉각된 배기가스를 가열하는 후단열교환부(400);
배기가스를 배출시키는 배기가스배출부(500); 및,
상기 배기가스배출부(500)를 통해 배기가스를 배출시키기 위한 에너지를 제공하는 송풍팬(600);을 포함하되,
연돌과 연통되어 선택적으로 유입되는 배기가스가 수평 방향으로 유동하도록 형성되며,
상기 냉각부유닛(310)은
배기가스가 수평 방향으로 유동 가능하게 형성되는 냉각부유닛몸체(311a)와,
상기 냉각부유닛몸체(311a)에 냉각수를 저장 가능하게 형성되는 상부냉각수저장수조(312a)와,
상기 상부냉각수저장수조(312a)의 냉각수를 분사하여 낙하시키는 냉각수분사수단(313a) 및,
상기 냉각수분사수단(313a)을 통해 낙하하여 배기가스와 열 교환된 냉각수를 수집하여 저장하는 하부냉각수저장수조(314a)를 포함하는 제1냉각부유닛(310a)을 포함하는, 연돌의 백연발생 방지장치.
연돌과 연통되어 배기가스를 선택적으로 유입시키는 배기가스유입부(100);
열교환기로 이루어져 상기 배기가스유입부(100)를 통해 유입된 배기가스를 냉각하는 전단열교환부(200);
낙하하는 냉각수와 배기가스를 열 교환시켜 배기가스를 냉각하되, 배기가스의 유동 방향으로 적어도 둘 이상 배치되어 형성되는 냉각부유닛(310)을 포함하는 냉각부(300);
열교환기로 이루어져 냉각된 배기가스를 가열하는 후단열교환부(400);
배기가스를 배출시키는 배기가스배출부(500); 및,
상기 배기가스배출부(500)를 통해 배기가스를 배출시키기 위한 에너지를 제공하는 송풍팬(600);을 포함하되,
연돌과 연통되어 선택적으로 유입되는 배기가스가 상부 방향으로 유동하도록 형성되며,
상기 냉각부유닛(310)은
배기가스가 상부 방향으로 유동 가능하게 형성되는 제2냉각부유닛몸체(311b)와,
상기 제2냉각부유닛몸체(311b)에 형성되어 냉각수를 분사하여 낙하시키는 제2냉각수분사수단(312b) 및,
상기 제2냉각수분사수단(312b)을 통해 낙하하여 배기가스와 열 교환된 냉각수를 수집하여 저장하는 제2냉각수저장수조(313b)를 포함하는 제2냉각부유닛(310b)을 포함하는, 연돌의 백연발생 방지장치.
제 1항에 있어서,
상기 제1냉각부유닛(310a)은
상기 상부냉각수저장수조(312a)의 상부에 형성되어 냉각수를 분사하여 낙하시키는 상부냉각수분사수단(316a)과,
상기 하부냉각수저장수조(314a)의 냉각수를 상기 상부냉각수분사수단(316a)으로 공급 가능하게 형성되는 상부냉각수공급라인(317a) 및,
외기를 흡입하여 상기 상부냉각수분사수단(316a)을 통해 낙하하는 냉각수를 외기와 열 교환시키는 상부송풍팬(318a)을 더 포함하는, 연돌의 백연발생 방지장치.
제 3항에 있어서,
상기 상부냉각수공급라인(317a)은
상기 하부냉각수저장수조(314a)의 냉각수를 상기 상부냉각수저장수조(312a)로 공급 가능하게 분기되어 형성되는 상부냉각수분기공급라인(317a-1)을 포함하는, 연돌의 백연발생 방지장치.
제 3항에 있어서,
상기 제1냉각부유닛(310a)은
상기 상부냉각수저장수조(312a)의 상측 선택되는 위치에 구비되며, 냉각수의 낙수소음을 저감시키는 소음저감수단(320a)을 더 포함하는, 연돌의 백연발생 방지장치.
제 3항에 있어서,
상기 제1냉각부유닛(310a)은
상기 하부냉각수저장수조(314a)를 서로 연결하여 냉각수의 수위를 제어 가능하게 형성되는 냉각수분배수단(314a-1)을 더 포함하는, 연돌의 백연발생 방지장치.
제 2항에 있어서,
상기 제2냉각부유닛(310b)은
상기 제2냉각부유닛몸체(311b)와 수평 방향으로 이격되어 형성되는 제2보조냉각부유닛몸체와,
상기 제2보조냉각부유닛몸체에 형성되어 상기 제2냉각수저장수조(313b)에 저장된 냉각수를 제1보조냉각수공급라인(313b-1)을 통해 공급받아 저장하는 제2상부냉각수저장수조(315b)와,
상기 제2상부냉각수저장수조(315b)에 저장된 냉각수를 분사하여 낙하시키는 제2보조냉각수분사수단(316b)과,
상기 제2보조냉각수분사수단(316b)을 통해 낙하하는 냉각수를 저장하되, 저장된 냉각수를 제2보조냉각수공급라인(317b-1)을 통해 상기 제2냉각수분사수단(312b)으로 공급 가능하게 형성되는 제2하부냉각수저장수조(317b) 및,
상기 제2보조냉각부유닛몸체로 외기를 흡입하여 상기 제2보조냉각수분사수단(316b)을 통해 낙하하는 냉각수를 외기와 열 교환시키는 보조송풍팬(318b)을 더 포함하는, 연돌의 백연발생 방지장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 연돌의 백연발생 방지장치(1000)는
상기 전단열교환부(200), 냉각부(300) 및, 후단열교환부(400) 중 적어도 하나 이상을 선택적으로 동작시키는, 연돌의 백연발생 방지장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 냉각부(300)는
상기 냉각부유닛(310) 중 적어도 하나 이상을 선택적으로 동작시키는, 연돌의 백연발생 방지장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 연돌의 백연발생 방지장치(1000)는
상기 냉각부(300)와 후단열교환부(400) 사이에 구비되는 액적분리기(700)를 더 포함하는, 연돌의 백연발생 방지장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 연돌의 백연발생 방지장치(1000)는
상기 전단열교환부(200)에서 배기가스의 냉각에 사용된 냉각수를 상기 후단열교환부(400)로 공급 가능하게 형성되는 전단냉각수공급라인(201) 및,
상기 후단열교환부(400)에서 배기가스의 가열에 사용된 냉각수를 상기 전단열교환부(200)로 공급 가능하게 형성되는 후단냉각수공급라인(401)을 더 포함하는, 연돌의 백연발생 방지장치.
제 3항에 있어서,
상기 전단열교환부(200)는
이웃하는 열교환기로 이루어져 상기 배기가스유입부(100)를 통해 유입된 배기가스를 냉각하는 추가전단열교환부(210)를 포함하는, 연돌의 백연발생 방지장치.
제 12항에 있어서,
상기 제1냉각부유닛(310a)은
상기 상부송풍팬(318a)의 하부에 형성되되, 상기 추가전단열교환부(210)에서 배기가스의 냉각에 사용된 냉각수를 공급받아 외부를 선택적으로 가열 가능하게 형성되는 히팅코일부(330a)를 더 포함하는, 연돌의 백연발생 방지장치.
제 13항에 있어서,
상기 제1냉각부유닛(310a)은
상기 상부냉각수저장수조(312a)의 상부 선택되는 위치에 형성되되, 상기 추가전단열교환부(210)와 히팅코일부(330a) 중 선택되는 어느 하나 이상에서 냉각수를 공급받아 외부를 선택적으로 가열 가능하게 형성되는 보조히팅코일부(340a)를 더 포함하는, 연돌의 백연발생 방지장치.
제 14항에 있어서,
상기 제1냉각부유닛(310a)은
상기 추가전단열교환부(210)로부터 상기 히팅코일부(330a) 또는 보조히팅코일부(340a)로 냉각수를 공급하거나, 상기 히팅코일부(330a) 또는 보조히팅코일부(340a)로부터 상기 추가전단열교환부(210)로 냉각수를 공급하는 히팅냉각수공급라인(350a)을 더 포함하는, 연돌의 백연발생 방지장치.
제 7항에 있어서,
상기 전단열교환부(200)는
이웃하는 열교환기로 이루어져 상기 배기가스유입부(100)를 통해 유입된 배기가스를 냉각하는 추가전단열교환부(210)를 포함하는, 연돌의 백연발생 방지장치.
제 16항에 있어서,
상기 제2냉각부유닛(310b)은
상기 보조송풍팬(318b)의 일측에 이격되어 형성되되, 상기 추가전단열교환부(210)에서 배기가스의 냉각에 사용된 냉각수를 공급받아 외부를 선택적으로 가열 가능하게 형성되는 제2히팅코일부(330b)를 더 포함하는, 연돌의 백연발생 방지장치.
제 17항에 있어서,
상기 제2냉각부유닛(310b)은
상기 추가전단열교환부(210)로부터 상기 제2히팅코일부(330b)로 냉각수를 공급하거나, 상기 제2히팅코일부(330b)로부터 상기 추가전단열교환부(210)로 냉각수를 공급하는 제2히팅냉각수공급라인(350b)을 더 포함하는, 연돌의 백연발생 방지장치.
제 1항에 있어서,
상기 제1냉각부유닛(310a)은
선택되는 어느 하나 이상의 상기 냉각부유닛몸체(311a)의 전단에 구비되어 냉각수를 분사하는 전단냉각수공급수단(360a)을 더 포함하는, 연돌의 백연발생 방지장치.
제 2항에 있어서,
상기 제2냉각부유닛(310b)은
선택되는 어느 하나 이상의 상기 제2냉각부유닛몸체(311b)의 전단에 구비되어 냉각수를 분사하는 제2전단냉각수공급수단(360b)을 더 포함하는, 연돌의 백연발생 방지장치.
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