KR102125869B1 - 소각기 배기가스 열회수에 의한 가열 압축공기 공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐유라인(11)과 배기라인(12) 상에 설치된 소각기(10)에서 폐열을 회수는 장치에 있어서: 상기 배기라인(12) 상에서 폐열을 흡수하도록 압축공기를 공급하는 압축공기발생부(20); 및 상기 가열된 압축공기를 열교환기(32)에서 재순환라인(34)과 분배라인(36)으로 이송하는 열회수부(30);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 선박의 소각기에서 발생하는 폐열원을 압축공기와 연계시켜 다양한 용도로 이용할 수 있으므로 에너지를 절약하는 최적화 시스템을 구성할 수 있는 효과가 있다.

Description

소각기 배기가스 열회수에 의한 가열 압축공기 공급장치{Heated compressed air supply apparatus by heat recovery from incinerator exhaust gas}

본 발명은 소각기 배기가스 열회수에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 소각기의 폐열원을 이용하여 에너지를 절약하는 최적화 시스템을 구성하기 위한 소각기 배기가스 열회수에 의한 가열 압축공기 공급장치에 관한 것이다.

선박의 소각기는 운항과정에서 발생되는 폐유, 음식물 쓰레기, 고체 쓰레기 등을 소각하도록 구비되는 장치이다. 소각기의 배출 가스는 일반적으로 대기 중으로 방출되는데, 배출 가스의 온도는 350℃ 이상으로 고열을 유지하고 있다. 소각기의 열회수와 관련되는 선행특허로소 한국 공개특허공보 제2011-0134040호, 한국 공개특허공보 제2011-0137088호 등이 알려져 있다.

전자의 선행특허는 소각기; 상기 소각기와 이웃하여 배치되고 열매체유가 순환하는 순환라인; 상기 순환라인 상에 배치되고, 열교환을 발생시켜 폐열을 회수하는 폐열 회수부; 상기 순환라인 상에 배치되고, 상기 폐열 회수부를 경유한 폐열을 방출하는 폐열 방출부; 및 상기 순환라인 상에 배치되어 상기 열매체유를 순환시키는 순환펌프를 포함한다. 이에 따라, 배기가스의 폐열을 회수하여 난방 영역에 공급하기 때문에 에너지의 효과적인 사용을 기대한다.

후자의 선행특허는 선박에서 발생되는 폐유나 고형쓰레기 등 각종 폐기물을 소각하여 처리하는 폐기물 소각 시스템에 있어서, 브라운 가스를 연료로 사용하여 상기 폐기물을 소각하는 소각기; 상기 소각기에서 배출되는 폐열을 회수하는 열 회수기; 및 상기 소각기에 브라운 가스를 공급하는 브라운 가스 공급장치;를 포함한다. 이에 따라, 폐기물의 연소가 촉진되어 환경 오염 물질이 저감되며 소각시 배출되는 폐열을 재사용할 수 있는 효과를 기대한다.

그러나, 상기한 선행특허에 의하면 소각기의 폐열을 회수하여 난방과 같은 한정적인 용도로 활용하므로 에너지 절약의 효율성 측면에서 보다 적극성을 부여하여 개선할 여지가 크다.

1. 한국 공개특허공보 제2011-0134040호 "소각기 폐열을 이용한 열매체유 난방 시스템 및 이를 포함하는 선박"(공개일자 : 2012. 12. 14.) 2. 한국 공개특허공보 제2011-0137088호 "선박용 폐기물 소각 시스템"(공개일자 : 2011. 12. 22.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 소각기의 폐열원을 다양한 용도로 이용하여 에너지를 절약하는 최적화 시스템을 구성하는 소각기 배기가스 열회수에 의한 가열 압축공기 공급장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 폐유라인과 배기라인 상에 설치된 소각기에서 폐열을 회수는 장치에 있어서: 상기 배기라인 상에서 폐열을 흡수하도록 압축공기를 공급하는 압축공기발생부; 및 상기 가열된 압축공기를 열교환기에서 재순환라인과 분배라인으로 이송하는 열회수부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 열회수부의 열교환기는 배기라인의 외주면에 코일 형태로 설치되는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 열회수부의 재순환라인은 소각기로 연결되는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 열회수부의 분배라인은 폐유 탱크, 폐유 배관, 청수 가열 탱크 중 적어도 하나로 연결되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 변형예로서, 상기 열회수부의 재순환라인과 분배라인은 바이패스라인으로 연결되고, 바이패스라인 상에 전자밸브를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 선박의 소각기에서 발생하는 폐열원을 압축공기와 연계시켜 다양한 용도로 이용할 수 있으므로 에너지를 절약하는 최적화 시스템을 구성할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 장치의 주요부를 나타내는 배관블록도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 폐유라인(11)과 배기라인(12) 상에 설치된 소각기(10)에서 폐열을 회수는 장치에 관하여 제안한다. 선박의 경우 소각기(10)는 주로 폐기되는 유류를 처리대상으로 하지만 음식물 쓰레기, 고체 쓰레기 등을 포함한다. 폐유라인(11)은 소각기(10)로 폐유가 유입되는 관로이고 배기라인(12)은 소각후 연소가스가 배출되는 관로이다.

본 발명에 따르면 상기 배기라인(12) 상에서 폐열을 흡수하도록 압축공기발생부(20)가 압축공기를 공급하는 구조이다. 압축공기발생부(20)는 소각기(10)에 인접하게 설치되는 공압기를 주된 요소로 하지만 선박의 공압라인에서 분기하는 구성도 가능하다. 압축공기발생부(20)에서 생성된 압축공기는 배기라인(12)의 외부를 유동하면서 흡열하여 가열된 상태로 된다.

또, 본 발명에 따르면 상기 가열된 압축공기를 열교환기(32)에서 재순환라인(34)과 분배라인(36)으로 이송하는 열회수부(30)를 포함한다. 열회수부(30)는 약 350℃ 이상의 고열 상태인 연소가스에서 흡열하며, 열회수 매체로서 전술한 압축공기발생부(20)의 압축공기를 사용한다. 재순환라인(34)과 분배라인(36)은 가열된 압축공기를 소요하는 선박의 각종 부하에 연결된다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 열회수부(30)의 열교환기(32)는 배기라인(12)의 외주면에 코일 형태로 설치되는 것을 특징으로 한다. 열교환기(32)는 배기라인(12)의 외주면을 밀착하여 감는 코일 형태이며, 경우에 따라 열교환기(32)의 외주면에 다시 단열재(도시 생략)를 설치할 수도 있다. 이와 같은 열교환기(32)를 유동하는 압축공기의 유동저항은 크지 않으나 별도의 펌프(도시 생략)를 사용하여 압축공기를 이송할 수도 있다.

이때, 열회수에 따른 전열면적으로 증가시키기 위해 열회수부(30)의 열교환기(32)로 사각관을 사용하거나 배기라인(12)에서 열교환기(32)와 접하는 외주면에 요철을 형성할 수도 있다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 열회수부(30)의 재순환라인(34)은 소각기(10)로 연결되는 것을 특징으로 한다. 통상 소각기(10)에서 폐유를 연소하는 과정에서 최적화된 압축공기를 분사시켜 소각하는 것이 좋다. 일반적인 압축공기 보다 열회수부(30)에서 가열된 압축공기를 재순환라인(34)을 통하여 소각기(10)에 공급하여 폐유 소각에 이용하면 연소 효율이 더욱 높아진다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 열회수부(30)의 분배라인(36)은 폐유 탱크, 폐유 배관, 청수 가열 탱크 중 적어도 하나로 연결되는 것을 특징으로 한다. 재순환라인(34)을 통하여 소각기(10)에 공급하는 외에 분배라인(36)을 통하여 기타 다른 목적으로 활용할 수 있다. 예를 들면 폐유 저장 탱크의 보온을 위한 배관계통, 폐유를 이송하는 각종 배관계통, 청수를 가열하는 탱크 등에 공급하여 활용할 수 있다. 물론 폐유 외의 점도가 높은 유체를 이송하는 배관의 온도 유지로 활용될 수도 있다.

본 발명의 변형예로서, 상기 열회수부(30)의 재순환라인(34)과 분배라인(36)은 바이패스라인(38)으로 연결되고, 바이패스라인(38) 상에 전자밸브(40)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 재순환라인(34)과 분배라인(36)의 부하 상태, 배관 조건 등이 다르므로 양측에서 압력의 불균형이 발생할 수 있다. 이 경우 바이패스라인(38)의 전자밸브(40)를 작동하여 상대적으로 높은 측의 압력을 낮은 측으로 평형화한다. 물론 재순환라인(34)과 바이패스라인(38)의 압력 변동을 검출하는 센서가 구비됨을 전제로 한다.

이때, 본 발명에 의하면 전술한 열교환기(32)와 마찬가지로 재순환라인(34), 분배라인(36), 바이패스라인(38)의 외주면에도 단열재(도시 생략)를 감싸는 것이 에너지 절감의 측면에서 유리하다.

한편, 본 발명은 선원 및 선주의 운전 조건에 따라서 다를 수 있기는 하지만 소각기(10)의 가동 시간이 충분한 경우에 배기라인(12)의 열원을 회수하여 이용하는 효율이 높아진다. 물론 영구적이고 상시적인 열원 공급처에는 보조개념으로 도입하여 에너지 절감 효과를 증대할 수 있다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 소각기 11: 폐유라인
12: 배기라인 20: 압축공기발생부
30: 열회수부 32: 열교환기
34: 재순환라인 36: 분배라인
38: 바이패스라인 40: 전자밸브

Claims (5)

1. 폐유라인(11)과 배기라인(12) 상에 설치된 소각기(10)에서 폐열을 회수하는 장치에 있어서:
   상기 배기라인(12) 상에서 폐열을 흡수하도록 배기라인(12)의 외부를 유동하는 압축공기를 공급하는 압축공기발생부(20); 및
   상기 가열된 압축공기를 열교환기(32)에서 재순환라인(34)과 분배라인(36)으로 이송하는 열회수부(30);를 포함하여 이루어지되,
   상기 열회수부(30)의 열교환기(32)는 배기라인(12)의 외주면에 코일 형태로 설치되고,
   상기 열회수부(30)의 재순환라인(34)은 소각기(10)로 연결되며,
   상기 열회수부(30)의 분배라인(36)은 폐유 탱크, 폐유 배관 및 청수 가열 탱크에 연결되고,
   상기 열회수부(30)의 재순환라인(34)과 분배라인(36)은 바이패스라인(38)으로 연결되고, 바이패스라인(38) 상에 전자밸브(40)를 구비하는 것을 특징으로 하는 소각기 배기가스 열회수에 의한 가열 압축공기 공급장치.
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