KR102195318B1 - Heat recovery systems for a tenter system by using heat exchangers and Organic Rankine Cycle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열 버너 연소 에너지로 섬유 또는 필름을 건조 또는 코팅하는 텐터 장치에서 배출하는 열에너지를 전기에너지로 전환하고, 동시에 열에너지로 전환하는 열교환기를 이용한 텐터 장치의 열회수 시스템에 관한 것이다. 텐터 장치의 열회수 시스템은, 상기 텐터장치에서 배출하는 고온의 배가스에 포함된 분진 및 유증기를 제거하기 위한 분진 및 유증기 제거장치; 상기 분진 및 유증기 제거장치에서 배출되는 고온의 배가스를 이용하여 ORC 작동 유체를 가열하는 1차 열교환기; 상기 1차 열교환기에서 가열된 ORC(Organic Rankine Cycle)작동 유체를 이용하여 ORC 팽창기 터빈을 구동하고, 이를 이용하여 발전기를 구동하여 전기를 생산하는 ORC 발전 장치; 상기 1차 열교환기 후단에 설치되어 상기 1차 열교환기에서 배출되는 배가스를 공급받고, 상기 ORC 시스템으로부터 승온된 온수를 공급받아 2차 열교환을 하는 2차 열교환기; 상기 ORC 발전 장치에서 생산되는 전기를 저장하고, 저장된 전기를 외부에 공급하는 ESS 장치를 포함한다. 본 발명의 실시 예에서는 텐터에서 배출하는 열에너지로부터 전기 에너지를 생산하고 동시에 열에너지를 회수할 수 있다.The present invention relates to a heat recovery system of a tenter device using a heat exchanger that converts heat energy discharged from a tenter device for drying or coating fibers or films with heat burner combustion energy into electrical energy and at the same time converting it to thermal energy. The heat recovery system of the tenter device includes: a dust and oil vapor removal device for removing dust and oil vapor contained in high-temperature exhaust gas discharged from the tenter device; A primary heat exchanger for heating the ORC working fluid using the high-temperature exhaust gas discharged from the dust and oil vapor removal device; An ORC power generator for generating electricity by driving an ORC expander turbine using the ORC (Organic Rankine Cycle) working fluid heated in the primary heat exchanger, and driving a generator using this; A secondary heat exchanger installed at a rear end of the primary heat exchanger to receive exhaust gas discharged from the primary heat exchanger and to perform secondary heat exchange by receiving heated hot water from the ORC system; It includes an ESS device that stores electricity produced by the ORC power generation device and supplies the stored electricity to the outside. In an embodiment of the present invention, electric energy may be generated from the thermal energy discharged from the tenter and the thermal energy may be recovered.
Description
본 발명은 텐터 장치에서 배출하는 배가스의 열에너지를 회수하여 ORC 터빈을 구동하고 이를 이용하여 전기를 생산하는 열교환기를 이용한 텐터 시스템의 열회수 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 섬유 또는 film sheet를 건조하는 장치(tenter) 등에서 배출하는 고온의 배가스로부터 열에너지를 회수하여 전기를 생산하기 위한 열교환기를 이용한 텐터 장치의 열회수 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a heat recovery system and method of a tenter system using a heat exchanger that recovers heat energy of exhaust gas discharged from a tenter device, drives an ORC turbine, and generates electricity by using the same, and more specifically, drying a fiber or film sheet. It relates to a heat recovery system of a tenter device using a heat exchanger for generating electricity by recovering heat energy from high-temperature exhaust gas discharged from a tenter or the like.
이하에 기술되는 내용은 단순히 본 발명과 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.The content described below merely provides background information related to the present invention and does not constitute the prior art.
일반적으로 원단은 제품의 특성에 따라서 실리콘과 기타 여러 물질들을 함께 원단에 적시는 염색 과정을 거치게 되고, 이러한 염색 과정을 마친 원단은 텐타기(TENTER)를 통해 약 250℃ 내지 270℃의 고온 열처리 및 건조 과정을 거치게 된다.In general, the fabric undergoes a dyeing process in which silicone and other materials are wetted together with the fabric according to the characteristics of the product, and the fabric after this dyeing process is subjected to high-temperature heat treatment at about 250℃ to 270℃ through a tenter. It goes through a drying process.
여기서, 통상의 텐터 장치는 하우징 내부에 가열수단이 형성되고, 원단이 가열수단을 통과하면서 건조가 이루어지며, 이러한 텐터 과정에서는 수분과 유분이 포함된 증기와 고온의 가스가 배출된다. Here, in a typical tenter device, a heating means is formed inside the housing, and the fabric is dried while passing through the heating means. In this tenter process, steam containing moisture and oil and high temperature gas are discharged.
이러한 가스들은 통상적으로 환경오염을 초래하는 것이기 때문에 이를 정화하여 외부로 배출시키고 에너지를 회수하여야 한다.Since these gases generally cause environmental pollution, they must be purged and discharged to the outside and energy must be recovered.
이러한 텐터(tenter)에서 열 에너지를 회수하는 기존의 기술은 텐터에서 배출하는 분진 및 유증기(condensing vapor)를 제거하는 기술(KR101492379, KR101823047), 분진 및 유증기를 제거한 뒤 배출되는 배가스를 텐터 연소공기로 들어가는 공기와 열교환하여 열을 회수하는 기술(KR10184842) 들이 제시되고 있다.The existing technology for recovering heat energy from such a tenter is a technology that removes dust and condensing vapor emitted from the tenter (KR101492379, KR101823047), and exhaust gas discharged after removing dust and oil vapor is removed with tenter combustion air. Technologies for recovering heat by exchanging heat with incoming air (KR10184842) have been proposed.
그러나 이러한 종래의 기술들은 배출하는 분진 및 유증기를 제거하고 난 뒤 다시 텐터로 유입하게 하므로 제품의 품질을 나쁘게 하는 문제점이 있다. However, these conventional techniques have a problem of deteriorating the quality of a product because the discharged dust and oil vapor are removed and then introduced into the tenter again.
또한 텐터 열을 회수하는 구조가 복잡하여 설비비용이 많이 소요되고 에너지 회수 효율이 낮고, 또한 전기를 생산하지 못하는 단점이 있다.In addition, the structure for recovering the tenter heat is complicated, so the facility cost is high, the energy recovery efficiency is low, and there are disadvantages in that it cannot generate electricity.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 텐터에서 배출하는 열에너지로부터 전기 에너지를 생산하고 동시에 열에너지를 회수하는 열교환기를 이용한 텐터 장치의 열회수 시스템을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a heat recovery system for a tenter device using a heat exchanger that generates electrical energy from heat energy discharged from a tenter and simultaneously recovers heat energy.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 기존의 분진 및 유증기를 제거하는 방식에서 탈피하여 2단계로 유증기와 분진을 제거하므로 보다 효율적인 방법으로 분진 및 유증기를 제거하는 열교환기를 이용한 텐터 장치의 열회수 시스템을 제공하는 것이다.In addition, the technical problem to be achieved by the present invention is to solve the conventional problem, since it removes oil vapor and dust in two steps by breaking away from the conventional method of removing dust and oil vapor, it is possible to remove dust and oil vapor in a more efficient method. It is to provide a heat recovery system of a tenter device using a heat exchanger.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, ORC 터빈을 사용하여 텐터에서 배출하는 배가스의 열에너지를 이용하여 전기를 생산하는 열교환기를 이용한 텐터 장치의 열회수 시스템을 제공하는 것이다.In addition, the technical problem to be achieved by the present invention is to solve the conventional problem, and to provide a heat recovery system for a tenter device using a heat exchanger that generates electricity by using the heat energy of exhaust gas discharged from the tenter using an ORC turbine. .
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 따른 열교환기를 이용한 텐터 장치의 열회수 시스템은,A heat recovery system of a tenter device using a heat exchanger according to a feature of the present invention for solving these problems,
버너 연소 에너지로 섬유 또는 필름을 건조 또는 코팅하는 텐터 장치에서 배출하는 열에너지를 전기에너지로 전환하고, 동시에 열에너지로 전환하는 열교환기를 이용한 텐터 장치의 열회수 시스템으로서,As a heat recovery system of a tenter device using a heat exchanger that converts heat energy discharged from a tenter device that drys or coats fibers or films with burner combustion energy into electrical energy and simultaneously converts it to thermal energy,
상기 텐터장치에서 배출하는 고온의 배가스에 포함된 분진 및 유증기를 제거하기 위한 분진 및 유증기 제거장치;A dust and oil vapor removal device for removing dust and oil vapor contained in the high-temperature exhaust gas discharged from the tenter device;
상기 분진 및 유증기 제거장치에서 배출되는 고온의 배가스를 이용하여 ORC 작동 유체를 가열하는 1차 열교환기;A primary heat exchanger for heating the ORC working fluid using the high-temperature exhaust gas discharged from the dust and oil vapor removal device;
상기 1차 열교환기에서 가열된 ORC(Organic Rankine Cycle)작동 유체를 이용하여 ORC 팽창기 터빈을 구동하고, 이를 이용하여 발전기를 구동하여 전기를 생산하는 ORC 발전 장치;An ORC power generator for generating electricity by driving an ORC expander turbine using the ORC (Organic Rankine Cycle) working fluid heated in the primary heat exchanger, and driving a generator using this;
상기 1차 열교환기 후단에 설치되어 상기 1차 열교환기에서 배출되는 배가스를 공급받고, 상기 ORC 시스템으로부터 승온된 온수를 공급받아 2차 열교환을 하는 2차 열교환기;A secondary heat exchanger installed at a rear end of the primary heat exchanger to receive exhaust gas discharged from the primary heat exchanger and to perform secondary heat exchange by receiving heated hot water from the ORC system;
상기 ORC 발전 장치에서 생산되는 전기를 저장하고, 저장된 전기를 외부에 공급하는 ESS 장치를 포함한다.It includes an ESS device that stores electricity produced by the ORC power generation device and supplies the stored electricity to the outside.
상기 분진 및 유증기 제거장치는,The dust and oil vapor removal device,
화학 섬유 망 또는 금속 섬유 망을 포함하고 유증기를 제거하는 유증기 제거 장치;An oil vapor removal device including a chemical fiber net or a metal fiber net and removing oil vapor;
백 필터, 전기집진기, 열 매체유 분무 장치를 포함하고, 분진을 제거하는 분진 제거 장치를 포함하고,Including a bag filter, an electric dust collector, a thermal medium oil spraying device, and a dust removing device for removing dust,
상기 분진 및 유증기 제거장치는, 내부를 통과하는 배가스의 온도가 낮아지지 않도록 보온하고 또한 바닥으로 열이 분산되지 않도록 단열 하는 것을 특징으로 한다.The dust and oil vapor removal device is characterized in that it keeps warm so that the temperature of the exhaust gas passing through the interior does not decrease, and insulates so that heat does not dissipate to the floor.
상기 1차 열교환기에서 상기 ORC 터빈 작동유체의 온도를 80 내지 300℃로 가열하는, 바람직게는 100 내지 200℃로 가열할 수 있다.In the primary heat exchanger, the temperature of the ORC turbine working fluid may be heated to 80 to 300°C, preferably to 100 to 200°C.
상기 2차 열교환기에서 배출되는 배가스의 배출온도는 70℃ 미만이다.The discharge temperature of the exhaust gas discharged from the secondary heat exchanger is less than 70°C.
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 특징에 따른 열교환기를 이용한 텐터 장치의 열회수 시스템은,A heat recovery system of a tenter device using a heat exchanger according to another feature of the present invention for solving these problems,
버너 연소 에너지로 섬유 또는 필름을 건조 또는 코팅하는 텐터 장치에서 배출하는 열에너지를 전기에너지로 전환하고, 동시에 열에너지로 전환하는 열교환기를 이용한 텐터 장치의 열회수 시스템으로서,As a heat recovery system of a tenter device using a heat exchanger that converts heat energy discharged from a tenter device that drys or coats fibers or films with burner combustion energy into electrical energy and simultaneously converts it to thermal energy,
상기 텐터장치에서 배출하는 고온의 배가스에 포함된 분진 및 유증기를 제거하기 위한 분진 및 유증기 제거장치;A dust and oil vapor removal device for removing dust and oil vapor contained in the high-temperature exhaust gas discharged from the tenter device;
상기 분진 및 유증기 제거장치에서 배출되는 고온의 배가스를 이용하여 열매체유를 가열하는 1차 열교환기;A primary heat exchanger for heating the heat medium oil using the high-temperature exhaust gas discharged from the dust and oil vapor removal device;
상기 1차 열교환기에서 가열된 열매체유를 이용하여 ORC 작동 유체를 가열하는 간접 열교환기;An indirect heat exchanger for heating the ORC working fluid using the heat medium oil heated in the primary heat exchanger;
상기 간접 열교환기에서 가열된 ORC(Organic Rankine Cycle)작동 유체를 이용하여 ORC 팽창기 터빈을 구동하고, 이를 이용하여 발전기를 구동하여 전기를 생산하는 ORC 발전 장치;An ORC power generator for generating electricity by driving an ORC expander turbine using the ORC (Organic Rankine Cycle) working fluid heated in the indirect heat exchanger, and driving a generator using this;
상기 1차 열교환기 후단에 설치되어 상기 1차 열교환기에서 배출되는 배가스를 공급받고, 상기 ORC 시스템으로부터 승온된 온수를 공급받아 2차 열교환을 하는 2차 열교환기;A secondary heat exchanger installed at a rear end of the primary heat exchanger to receive exhaust gas discharged from the primary heat exchanger and to perform secondary heat exchange by receiving heated hot water from the ORC system;
상기 ORC 발전 장치에서 생산되는 전기를 저장하고, 저장된 전기를 외부에 공급하는 ESS 장치를 포함한다.It includes an ESS device that stores electricity produced by the ORC power generation device and supplies the stored electricity to the outside.
본 발명의 실시 예에서는 텐터에서 배출하는 열에너지로부터 전기 에너지를 생산하고 동시에 열에너지를 회수하는 열교환기를 이용한 텐터 장치의 열회수 시스템을 제공할 수 있다.In an embodiment of the present invention, it is possible to provide a heat recovery system for a tenter device using a heat exchanger that generates electrical energy from heat energy discharged from the tenter and simultaneously recovers heat energy.
또한, 본 발명의 실시 예에서는, 기존의 분진 및 유증기를 제거하는 방식에서 탈피하여 2단계로 유증기와 분진을 제거하므로 보다 효율적인 방법으로 분진 및 유증기를 제거하는 열교환기를 이용한 텐터 장치의 열회수 시스템을 제공할 수 있다.In addition, in an embodiment of the present invention, a heat recovery system for a tenter device using a heat exchanger that removes dust and oil vapor in a more efficient way is provided because oil vapor and dust are removed in two steps by breaking away from the conventional method of removing dust and oil vapor. can do.
또한, 본 발명의 실시 예에서는, ORC 터빈을 사용하여 텐터에서 배출하는 배가스의 열에너지를 이용하여 전기를 생산하는 열교환기를 이용한 텐터 장치의 열회수 시스템을 제공할 수 있다.In addition, in an embodiment of the present invention, it is possible to provide a heat recovery system for a tenter device using a heat exchanger that generates electricity by using heat energy of exhaust gas discharged from the tenter using an ORC turbine.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 열교환기를 이용한 텐터 장치의 열회수 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1의 분진 및 유증기 제거장치의 상세도이다.
도 3은 도 1의 ORC 발전 장치의 상세도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 열교환기를 이용한 텐터 장치의 열회수 시스템의 구성도이다.1 is a block diagram of a heat recovery system of a tenter device using a heat exchanger according to a first embodiment of the present invention.
2 is a detailed view of the dust and oil vapor removal device of FIG.
3 is a detailed view of the ORC power plant of FIG. 1.
4 is a block diagram of a heat recovery system of a tenter device using a heat exchanger according to a second embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various forms and is not limited to the embodiments described herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and similar reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 열교환기를 이용한 텐터 장치의 열회수 시스템의 구성도이고,1 is a block diagram of a heat recovery system of a tenter device using a heat exchanger according to a first embodiment of the present invention,
도 2는 도 1의 분진 및 유증기 제거장치의 상세도이고,Figure 2 is a detailed view of the dust and oil vapor removal device of Figure 1,
도 3은 도 1의 ORC 발전 장치의 상세도이다.3 is a detailed view of the ORC power plant of FIG. 1.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 열교환기를 이용한 텐터 장치의 열회수 시스템은,1, a heat recovery system of a tenter device using a heat exchanger according to an embodiment of the present invention,
버너 연소 에너지로 섬유 또는 필름을 건조 또는 코팅하는 텐터 장치에서 배출하는 열에너지를 전기에너지로 전환하고, 동시에 열에너지로 전환하는 열교환기를 이용한 텐터 장치의 열회수 시스템으로서,As a heat recovery system of a tenter device using a heat exchanger that converts heat energy discharged from a tenter device that drys or coats fibers or films with burner combustion energy into electrical energy and simultaneously converts it to thermal energy,
상기 텐터장치에서 배출하는 고온의 배가스에 포함된 분진 및 유증기를 제거하기 위한 분진 및 유증기 제거장치;A dust and oil vapor removal device for removing dust and oil vapor contained in the high-temperature exhaust gas discharged from the tenter device;
상기 분진 및 유증기 제거장치에서 배출되는 고온의 배가스를 이용하여 ORC 작동 유체를 가열하는 1차 열교환기;A primary heat exchanger for heating the ORC working fluid using the high-temperature exhaust gas discharged from the dust and oil vapor removal device;
냉수를 공급받아 승온하여 출력하고, 상기 1차 열교환기에서 가열된 ORC(Organic Rankine Cycle)작동 유체를 이용하여 ORC 팽창기 터빈을 구동하고, 이를 이용하여 발전기를 구동하여 전기를 생산하는 ORC 발전 장치;An ORC generator for generating electricity by receiving cold water, increasing temperature and outputting it, driving an ORC expander turbine using the ORC (Organic Rankine Cycle) working fluid heated in the primary heat exchanger, and driving a generator using this;
상기 1차 열교환기 후단에 설치되어 상기 1차 열교환기에서 배출되는 배가스를 공급받고, 상기 ORC 시스템으로부터 승온된 온수를 공급받아 2차 열교환을 하는 2차 열교환기;A secondary heat exchanger installed at a rear end of the primary heat exchanger to receive exhaust gas discharged from the primary heat exchanger and to perform secondary heat exchange by receiving heated hot water from the ORC system;
상기 ORC 발전 장치에서 생산되는 전기를 저장하고, 저장된 전기를 외부에 공급하는 ESS 장치를 포함한다.It includes an ESS device that stores electricity produced by the ORC power generation device and supplies the stored electricity to the outside.
ORC 발전 장치는 demister 및 filter 식 유증기 및 분진 제거장치에서 배출하는 배가스를 1차 열교환기를 통하여 ORC 열매체를 가열 증발시키고 이를 이용하여 ORC expander 터빈을 구동하여 전기를 생산하는 시스템을 설치한다.The ORC power generation system installs a system that generates electricity by heating and evaporating the ORC heat medium through the primary heat exchanger and driving the ORC expander turbine using the exhaust gas discharged from the demister and filter type oil vapor and dust removal device.
상기 분진 및 유증기 제거장치는,The dust and oil vapor removal device,
화학 섬유 망 또는 금속 섬유 망을 포함하고 유증기를 제거하는 유증기 제거 장치;An oil vapor removal device including a chemical fiber net or a metal fiber net and removing oil vapor;
백 필터, 전기집진기, 열 매체유 분무 장치를 포함하고, 분진을 제거하는 분진 제거 장치를 포함하고,Including a bag filter, an electric dust collector, a thermal medium oil spraying device, and a dust removing device for removing dust,
상기 분진 및 유증기 제거장치는, 내부를 통과하는 배가스의 온도가 낮아지지 않도록 보온하고 또한 바닥으로 열이 분산되지 않도록 단열하는 것을 특징으로 한다.The dust and oil vapor removal device is characterized in that it keeps warm so that the temperature of the exhaust gas passing through the interior does not decrease, and insulates so that heat does not dissipate to the floor.
분진 및 유증기 제거 장치는, 텐터장치에서 배출하는 배가스로부터 우선 유증기를 제거하는 demister를 설치하고 그 다음에 filter 식 집진기를 설치하여 분진을 제거할 수 있다.In the dust and oil vapor removal device, a demister that first removes oil vapor from the exhaust gas discharged from the tenter device is installed, and then a filter type dust collector is installed to remove the dust.
상기 1차 열교환기에서 상기 ORC 터빈 작동유체의 온도를 80 내지 300℃로 가열하되, 바람직하게는 100 내지 200℃로 가열할 수 있다.In the primary heat exchanger, the temperature of the ORC turbine working fluid is heated to 80 to 300°C, preferably 100 to 200°C.
상기 2차 열교환기에서 배출되는 배가스의 배출온도는 70℃ 미만이다.The discharge temperature of the exhaust gas discharged from the secondary heat exchanger is less than 70°C.
또한, 텐터에서 배출하는 배가스로부터 회수하는 열효율을 높이기 위하여 ORC 발전 장치의 응축기 냉각을 위해 물을 공급하여 가열하고 이를 다시 2차 열교환기를 통과시켜 1차 열교환기에서 배출하는 배가스로부터 에너지를 추가적으로 회수할 수 있다. In addition, in order to increase the thermal efficiency recovered from the exhaust gas discharged from the tenter, water is supplied and heated to cool the condenser of the ORC power generator, and it passes through the secondary heat exchanger to additionally recover energy from the exhaust gas discharged from the primary heat exchanger. I can.
이러한 구성을 가진 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환기를 이용한 텐터 장치의 열회수 시스템의 동작에 관하여 설명하면 다음과 같다.The operation of the heat recovery system of the tenter device using the heat exchanger according to the first embodiment of the present invention having such a configuration will be described as follows.
먼저, 도 1을 참조하면, 섬유 면(sheet)이 건조 및/또는 약품 코팅을 위하여 텐터 장치(100)입구로 유입되고, 다수의 버너(Burner)(110)에서 텐터장치(100)에 열을 가하여 텐터 장치 내부의 온도를 150 내지 200℃ 로 유지 한다. First, referring to FIG. 1, a fiber sheet is introduced into the entrance of the
그리고 나서, 섬유 면이 텐터 장치(100) 내부에서 고속으로 이송되면서 버너(110)의 열에 의해서 섬유 면이 150 내지 200℃ 정도로 가열되고, 건조 또는 약품 코팅이 되면서 텐터 장치(100) 반대쪽으로 배출된다. Then, while the fiber side is transferred inside the
한편 버너에 의해 생산된 배가스는 온도 범위가 100 내지 300℃ 정도가 되고, 이 배가스(190)는 증기, 유증기 및 분진과 더불어 외부로 배출된다.Meanwhile, the exhaust gas produced by the burner has a temperature range of about 100 to 300° C., and the
도 2를 참조하면, 유증기 제거장치(Demister)(210)는 배가스(190)에서 비점(Boiling Temperature)이 150 내지 200℃ 정도로 낮은 유증기를 제거하고, 이후 집진기(Ash Filter)(220)에서 분진을 제거하고 외부로 배출한다. Referring to Figure 2, the oil vapor removal device (Demister) 210 removes the oil vapor having a boiling point (Boiling Temperature) of about 150 to 200 ℃ low from the
배출된 배가스(190)는 유증기/분진 제거장치(200)을 통과하면서 유증기 및 분진이 제거되고 온도는 100 내지 300℃ 정도로 1차 열교환기(300)로 유입된다.The discharged
여기에서 배가스(190)는 1차 열교환기(200)를 통과하면서 ORC 작동유체를 100 내지 300℃로 가열한다. 이때 가열된 ORC 작동유체는 ORC 팽창기(410)를 통과하면서 발전기(420)를 구동하여 전기를 생산한다. 그리고 가열된 ORC 작동유체는 응축기(430)에서 냉각되고, 냉각된 ORC 작동유체(440)는 1차 열교환기(300)로 다시 공급된다.Here, the
또한, 도 1 및 도 3을 참조하면, 1차 열교환기(300)에서 배출되는 배가스는 2차 열교환기(600)로 공급된다. 이때, 배가스 온도는 100 내지 150℃ 정도이다.In addition, referring to FIGS. 1 and 3, exhaust gas discharged from the
그리고, ORC 응축기(430)에 공급되는 25℃ 물(431)은 ORC 응축기(430)를 냉각하면서 37℃로 승온되고, 승온된 물은 다시 2차 열교환기(600)를 통과하면서 50 내지 100℃로 승온되며 열을 회수하게 된다.And, 25
이러한 열 회수를 통해 온수를 생산한다.Hot water is produced through this heat recovery.
상기 ORC 발전 장치(400)에서 생산되는 전기는 ESS(Energy Starage System)(500)에 실시간으로 저장되고, 필요한 시간에 자체 전기로 사용하거나, 또는 한전 전력망에 연결하여 전기를 판매할 수 있다.The electricity produced by the ORC
이러한 본 발명의 제1 실시예는 다양한 변형이 가능하며, 변형예에 대하여 설명한다.The first embodiment of the present invention can be modified in various ways, and a modified example will be described.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 열교환기를 이용한 텐터 장치의 열회수 시스템의 구성도이다.4 is a block diagram of a heat recovery system of a tenter device using a heat exchanger according to a second embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 열교환기를 이용한 텐터 장치의 열회수 시스템에서는,4, in the heat recovery system of the tenter device using the heat exchanger according to the second embodiment of the present invention,
상기 1차 열교환기에서 가열된 열매체유를 이용하여 상기 ORC 발전 장치의 작동 유체를 가열하는 간접 열교환기(340)를 더 포함한다.It further includes an
제1 실시예에서 1차 열교환기(300)에서 ORC 작동 유체를 직접 가열하는 대신에 제1 실시예에서는 1차 열교환기 장치(300)와 ORC 발전 장치(400) 사이에 ORC 작동유체를 가열하는 간접 열교환기(340)가 추가되었다.Instead of directly heating the ORC working fluid in the
제2 실시예에서 1차 열교환기(300)는 ORC 작동유체가 아닌 물과 같은 다른 열매체유를 가열하게 된다.In the second embodiment, the
즉, 간접 열교환기(340)가 ORC 작동유체를 가열하며 열교환을 하고, 1차 열교환기(300)는 간접 열교환기(340)의 작동유체인 물 또는 열매체유를 가열하게 된다. That is, the
이상의 본 발명의 실시 예에서는 텐터에서 배출하는 열에너지로부터 전기 에너지를 생산하고 동시에 열에너지를 회수할 수 있다.In the above embodiment of the present invention, it is possible to generate electrical energy from thermal energy discharged from the tenter and simultaneously recover thermal energy.
또한, 본 발명의 실시 예에서는, 기존의 분진 및 유증기를 제거하는 방식에서 탈피하여 2단계로 유증기와 분진을 제거하므로 보다 효율적인 방법으로 분진 및 유증기를 제거할 수 있다.In addition, in the embodiment of the present invention, since the oil vapor and dust are removed in two steps by breaking away from the conventional method of removing dust and oil vapor, dust and oil vapor can be removed in a more efficient manner.
또한, 본 발명의 실시 예에서는, ORC 터빈을 사용하여 텐터에서 배출하는 배가스의 열에너지를 이용하여 전기를 생산할 수 있다.In addition, in an embodiment of the present invention, electricity may be generated by using the thermal energy of exhaust gas discharged from the tenter using an ORC turbine.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also provided. It is included in the scope of rights.
Claims (2)
상기 텐터장치에서 배출하는 고온의 배가스에 포함된 분진 및 유증기를 제거하기 위한 분진 및 유증기 제거장치;
상기 분진 및 유증기 제거장치에서 배출되는 고온의 배가스를 이용하여 ORC 작동 유체를 가열하는 1차 열교환기;
상기 1차 열교환기에서 가열된 ORC(Organic Rankine Cycle)작동 유체를 이용하여 ORC 팽창기 터빈을 구동하고, 이를 이용하여 발전기를 구동하여 전기를 생산하는 ORC 발전 장치;
상기 1차 열교환기 후단에 설치되어 상기 1차 열교환기에서 배출되는 배가스를 공급받고, 상기 ORC 발전 장치로부터 승온된 온수를 공급받아 2차 열교환을 하는 2차 열교환기;
상기 ORC 발전 장치에서 생산되는 전기를 저장하고, 저장된 전기를 외부에 공급하는 ESS 장치를 포함하고,
상기 ORC 발전 장치는 demister 및 filter 식 유증기 및 분진 제거장치에서 배출하는 배가스를 1차 열교환기를 통하여 ORC 열매체를 가열 증발시키고 이를 이용하여 ORC expander 터빈을 구동하여 전기를 생산하는 것을 특징으로 하고,
상기 분진 및 유증기 제거장치는,
화학 섬유 망 또는 금속 섬유 망을 포함하고 유증기를 제거하는 유증기 제거 장치;
백 필터, 전기집진기, 열 매체유 분무 장치를 포함하고, 분진을 제거하는 분진 제거 장치를 포함하고,
상기 분진 및 유증기 제거장치는, 내부를 통과하는 배가스의 온도가 낮아지지 않도록 보온하고 또한 바닥으로 열이 분산되지 않도록 단열하는 것을 특징으로 하고,
상기 1차 열교환기에서 상기 ORC 터빈 작동유체의 온도를 100 내지 250℃로 가열하고,
상기 2차 열교환기에서 배출되는 배가스의 배출온도는 70℃ 미만인 것을 특징으로 하고,
상기 텐터장치에서 배출하는 배가스로부터 회수하는 열효율을 높이기 위하여 상기 ORC 발전 장치의 응축기 냉각을 위해 물을 공급하여 가열하고 이를 다시 상기 2차 열교환기를 통과시켜 상기 1차 열교환기에서 배출하는 배가스로부터 에너지를 추가적으로 회수하는 것을 특징으로 하고,
승온되는 열을 회수하며,
이러한 열 회수를 통해 온수를 생산하고,
상기 ORC 발전 장치에서 생산되는 전기는 ESS(Energy Starage System)에 실시간으로 저장되는 것을 특징으로 하는 섬유 면이 상기 텐터 장치 내부에서 고속으로 이송되면서 상기 버너의 열에 의해서 섬유 면이 150 내지 200℃ 정도로 가열되고, 건조 또는 약품 코팅이 되면서 상기 텐터 장치 반대쪽으로 배출되는 한편, 상기 버너에 의해 생산된 배가스는 온도 범위가 100 내지 300℃ 정도가 되고, 상기 배가스는 증기, 유증기 및 분진과 더불어 외부로 배출되고,
상기 유증기 제거장치는 상기 배가스에서 비점(Boiling Temperature)이 150 내지 200℃ 정도로 낮은 유증기를 제거하고, 이후 집진기(Ash Filter)(220)에서 분진을 제거하고 외부로 배출하며,
상기 배출된 배가스는 분진 및 유증기 제거장치를 통과하면서 유증기 및 분진이 제거되고 온도는 100 내지 300℃ 정도로 상기 1차 열교환기로 유입되고,
상기 배가스는 상기 1차 열교환기를 통과하면서 ORC 작동유체를 100 내지 300℃로 가열하고,
상기 가열된 ORC 작동유체는 ORC 팽창기를 통과하면서 발전기를 구동하여 전기를 생산하는 것을 특징으로 하고,
가열된 ORC 작동유체는 응축기에서 냉각되고, 냉각된 ORC 작동유체는 상기 1차 열교환기로 다시 공급되고,
상기 1차 열교환기에서 배출되는 배가스는 상기 2차 열교환기로 공급되고, 이때 배기스 온도는 100 내지 150℃ 정도이고,
상기 ORC 응축기에 공급되는 25℃ 물은 ORC 응축기를 냉각하면서 37℃로 승온되고, 승온된 물은 다시 상기 2차 열교환기를 통과하면서 50 내지 100℃로 승온되며 열을 회수하며,
이러한 열 회수를 통해 온수를 생산하고,
상기 ORC 발전 장치에서 생산되는 전기는 ESS(Energy Starage System)에 실시간으로 저장되는 것을 특징으로 하는
열교환기를 이용한 텐터 장치의 열회수 시스템.As a heat recovery system of a tenter device using a heat exchanger that converts heat energy discharged from a tenter device for drying or coating fibers or films with burner combustion energy into electrical energy and at the same time converting it into thermal energy,
A dust and oil vapor removal device for removing dust and oil vapor contained in the high-temperature exhaust gas discharged from the tenter device;
A primary heat exchanger for heating the ORC working fluid using the high-temperature exhaust gas discharged from the dust and oil vapor removal device;
An ORC power generator for generating electricity by driving an ORC expander turbine using the ORC (Organic Rankine Cycle) working fluid heated in the primary heat exchanger, and driving a generator using this;
A secondary heat exchanger installed at a rear end of the primary heat exchanger to receive exhaust gas discharged from the primary heat exchanger and to perform secondary heat exchange by receiving heated hot water from the ORC generator;
Including an ESS device for storing electricity produced by the ORC power generation device and supplying the stored electricity to the outside,
The ORC power generation device is characterized in that the ORC heat medium is heated and evaporated by heating and evaporating the exhaust gas discharged from the demister and filter type oil vapor and dust removal device through a primary heat exchanger, and using this to drive an ORC expander turbine to generate electricity,
The dust and oil vapor removal device,
An oil vapor removal device including a chemical fiber net or a metal fiber net and removing oil vapor;
Including a bag filter, an electric precipitator, a thermal medium oil spray device, and a dust removal device to remove dust,
The dust and oil vapor removal device is characterized in that it keeps warm so that the temperature of the exhaust gas passing through the interior does not decrease and insulates so that heat does not dissipate to the floor,
Heating the temperature of the ORC turbine working fluid to 100 to 250 ℃ in the primary heat exchanger,
The discharge temperature of the exhaust gas discharged from the secondary heat exchanger is characterized in that less than 70 ℃,
In order to increase the thermal efficiency recovered from the exhaust gas discharged from the tenter device, water is supplied and heated for cooling the condenser of the ORC power generation device, and the energy is then passed through the secondary heat exchanger to generate energy from the exhaust gas discharged from the primary heat exchanger. It is characterized in that it is additionally recovered,
Recovers the heat raised,
Hot water is produced through this heat recovery,
The electricity produced by the ORC power generation device is stored in real-time in the ESS (Energy Starage System), while the fiber side is transferred at high speed inside the tenter device, and the fiber side is heated to about 150 to 200℃ by the heat of the burner The exhaust gas produced by the burner has a temperature range of about 100 to 300° C. while being dried or coated with chemicals and discharged to the opposite side of the tenter device, and the exhaust gas is discharged to the outside along with steam, oil vapor and dust. ,
The oil vapor removal device removes oil vapor having a boiling point of about 150 to 200°C from the exhaust gas, and then removes dust from an ash filter 220 and discharges it to the outside,
The discharged exhaust gas passes through the dust and oil vapor removal device to remove oil vapor and dust, and flows into the primary heat exchanger at a temperature of about 100 to 300°C,
The exhaust gas heats the ORC working fluid to 100 to 300° C. while passing through the primary heat exchanger,
The heated ORC working fluid is characterized in that it generates electricity by driving a generator while passing through the ORC expander,
The heated ORC working fluid is cooled in a condenser, and the cooled ORC working fluid is fed back to the primary heat exchanger,
The exhaust gas discharged from the primary heat exchanger is supplied to the secondary heat exchanger, wherein the exhaust gas temperature is about 100 to 150°C,
25°C water supplied to the ORC condenser is heated to 37°C while cooling the ORC condenser, and the heated water is heated to 50 to 100°C while passing through the secondary heat exchanger again to recover heat,
Hot water is produced through this heat recovery,
The electricity produced by the ORC power generation device is stored in real time in an ESS (Energy Starage System).
Heat recovery system of tenter device using heat exchanger.
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