KR102208721B1 - 촉매반응기 열을 재활용 하는 텐터기의 배출가스 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기가 공급되는 복수의 급기구를 구비하는 텐터기의 후단에 건조 완료된 배기가스가 배출되어 유동하는 촉매반응기와 열교환기 및 배기구가 순차로 연결되고, 상기 촉매반응기의 전단에 버너가 설치되어 배출되는 배기가스의 반응온도를 유지토록 하며, 상기 촉매반응기를 통과한 배기가스는 열교환기를 통하여 열교환 한후 배기구를 통하여 배출토록 설치되고, 상기 촉매반응기 또는 버너의 전단에는 배기가스중 분진과 수분이나 유분을 제거토록 세퍼레이터가 설치되는 촉매반응기 열을 재활용 하는 텐터기의 배출가스 처리장치에 관한 것이다.

Description

촉매반응기 열을 재활용 하는 텐터기의 배출가스 처리장치{a exhaust heat recovery device for tenter which reactor heat recycle}

본 발명은 공기가 공급되는 복수의 급기구를 구비하는 텐터기에서 건조 완료된 배기가스가 배출되도록 유동하는 촉매반응기와 열교환기 및 배기구가 순차로 연결되고, 상기 촉매반응기의 전단에 버너가 설치되어 배출되는 배기가스의 반응온도를 유지토록 하며, 상기 촉매반응기를 통과한 배기가스는 열교환기를 통하여 열교환 된후 배기구를 통하여 배출토록 설치되고, 상기 촉매반응기 또는 버너의 전단에는 배기가스중의 분진과 수분이나 유분을 제거토록 세퍼레이터가 설치되는 촉매반응기 열을 재활용 하는 텐터기의 배출가스 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 종래 기술로는 섬유 원단의 가공 처리시 건조 공정을 수행하기 위하여 주로 텐터기를 사용하고 있다.

그리고, 섬유 원단의 건조 가공 처리시 텐터기 내부의 온도는 150℃~220℃를 유지하여 주로 고온 열풍방식으로 열풍을 노즐을 통하여 배출하여 섬유 원단을 건조 처리하고 있다.

또한, 원단의 건조 처리 후 배출되는 배가스의 온도는 약 130~200℃ 전후로 배출되는데 이 배출되는 배가스에는 막대한 열에너지가 포함되어 있으며, 이 에너지를 회수하기 위해 열교환기를 설치하여 배출되는 배기가스와 열교환하여 연소용 공기를 데워 공급하고 있다.

이와같은 기술과 관련되어 종래의 특허 제1211375호에 텐터기의 폐열회수 시스템의 기술이 제시되고 있으며 그 구성은 도1에서와 같이, 텐터기챔버(10)의 내부에 배치된 각 분사관(11)은 열발생수단(히터)가 연결되어 고온의 열풍이 공급되고, 이러한 고온의 열풍은 텐터기챔버(10) 내의 합성섬유(12)를 건조시켜 배기가스로 배출된다.

이 때 상기 배기가스에는 합성섬유(12)의 건조과정에 타르가 포함되는데, 이러한 타르가 포함된 배기가스는 제 1덕트(20)를 통해 유도 배출되고, 제 1덕트(20)를 통해 유도 배출되는 고온의 배기가스는 제 2분기덕트(22)의 유입구측을 차단하는 밸브(23)에 의해 제1분기덕트로 유도 배출되고, 상기 제1,2분기덕트에는 압력센서(70)가 각각 구비된다.

그리고, 상기 제1분기덕트(21)로 유도배출되는 고온의 배기가스는 제 1열교환수단(30)인 라디에이터를 흐르는 저온의 냉매에 의해 열이 치환되어 제 1열교환수단(30) 및 탄화수단(40)의 표면에 타르가 융착되고, 제 1분기덕트 내의 라디에이터와 연결된 제 2탱크(33)에는 고온의 배기가스와 열 치환되어 상대적으로 높은 온도의 냉매가 저장되는데, 이 때 제 2탱크(33)에 저장된 고온의 냉매는 제 2열교환수단(60)의 히트파이프(61)에 의해 열 치환되어 재사용된다.

보다 상세하게는, 제 2탱크(33)와 연결되는 히트파이프(61)의 방열핀(62)이 제 2덕트(50) 내에 노출되며, 방열핀(62)을 통해 방열되는 열은 제 2덕트(50)에 설치된 송풍팬(51)에 의해 텐터기챔버(10)의 각 분사관(11)으로 공급되어 열발생수단(13)의 에너지 효율을 높일 수있는 것이다.

또한, 상기 제 1덕트(20)의 배출측에는 제 1열교환수단(30)에 의해 타르가 융착 과정을 거친 저온의 배기가스에 포함된 타르나 탄화수단(40)에 의해 타르가 탄화된 타르분진을 필터링하기 위한 필터(80)가 더 장착되며, 상기 필터(80)에 미쳐 필터링 하지 못한 배기가스는 제 1덕트(20)의 최후단 배출측에 설치된 세정집진기(90)를 통해 완전히 제거되는 것이다.

그러나, 상기와 같은 폐열회수 시스템은, 고온의 배기가스를 제1열교환수단 또는 제2열교환수단에 의해 단순 열교환하는 구성으로 폐열의 효율적인 활용이 힘들게 되고, 제거수단이 없는 탄화수단(40)이나 필터(80)에 의해 분진등을 제거 할 수 없어 장시간 사용시 효율이 저하되는 단점이 있는 것이다.

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 다양한 열교환수단을 적용토록 하여 폐열을 용이하게 회수 할 수 있도록 하고, 폐열을 활용하여 촉매반응기 및 텐터기의 유지 비용을 최소화 하도록 하며, 촉매반응기의 반응조건을 최적화 시켜 효율을 높일 수 있도록 하고, 폐열회수 조건에 따른 선택적인 열교환 방식으로 텐터기가 열회수 효율을 높일 수 있도록 하는 촉매반응기 열을 재활용 하는 텐터기의 배출가스 처리장치를 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 고온공기가 공급되는 급기구를 구비하는 텐터기에서 건조완료된 배기가스가 유동하는 촉매반응기와 열교환기 및 배기구가 순차로 연결되고,

상기 촉매반응기의 전단에 버너가 설치되어 반응온도를 유지토록 하고, 상기 촉매반응기를 통과한 반응가스는 열교환기를 통하여 열교환 된후 배기구를 통하여 배출토록 설치되며,

상기 촉매반응기 또는 버너의 전단에는 세퍼레이터가 설치되는 촉매반응기 열을 재활용 하는 텐터기의 배출가스 처리장치를 제공한다.

그리고, 상기 세퍼레이터는, 일측에 외부에서 교체가능한 필터가 더 설치되고, 하부에 낙하되는 입자를 수집토록 스크류컨베이어가 구비되는 촉매반응기 열을 재활용 하는 텐터기의 배출가스 처리장치를 제공한다.

더하여, 상기 촉매반응기는 일측에 하나의 압축공기탱크에 연결되는 복수의 공기세척노즐이 설치되어 압축공기가 순차공급토록 구획 설치되고, 상기 공기세척노즐은 전자밸브에 의해 개폐가 조절토록 설치되는 촉매반응기 열을 재활용 하는 텐터기의 배출가스 처리장치를 제공한다.

또한, 상기 열교환기는, 병렬 또는 직렬설치되는 공기열교환기와 수열교환기로 이루어지면서 온도 및 사용조건에 따라 선택적으로 열을 회수토록 설치되는 촉매반응기 열을 재활용 하는 텐터기의 배출가스 처리장치를 제공한다.

계속하여, 상기 공기열교환기는, 복수개가 직렬 또는 병렬설치되면서 전자밸브를 갖는 분기관을 통하여 복수개가 각각 연결되는 촉매반응기 열을 재활용 하는 텐터기의 배출가스 처리장치를 제공한다.

그리고, 상기 텐터기는 음압을 형성하여 회수되는 열이 손실되지 않도록 설치되는 촉매반응기 열을 재활용 하는 텐터기의 배출가스 처리장치를 제공한다.

더하여, 상기 텐터기에서 배출되는 배기가스는 촉매반응기에서 배출되는 반응가스에 의해 예열되어 승온된 후 버너에 공급토록 설치되는 촉매반응기 열을 재활용 하는 텐터기의 배출가스 처리장치를 제공한다.

더하여, 상기 텐터기에서 배출되는 배기가스의 일부를 촉매반응기 버너의 연소공기로 사용하는 텐터기의 배출가스 처리장치를 제공한다.

계속하여, 상기 세퍼레이터의 상측에는 우레탄으로 이루어진 크리너가 설치되어 상부에 적재되는 이물질을 제거토록 하는 촉매반응기 열을 재활용 하는 텐터기의 배출가스 처리장치를 제공한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 다양한 열교환수단을 적용하여 폐열을 용이하게 회수하고, 폐열을 활용하여 촉매반응기 및 텐터기의 유지 비용을 최소화하며, 촉매반응기의 반응조건을 최적화 시켜 효율을 높이고, 폐열회수 조건에 따른 선택적인 열회수방법 적용으로 텐터기의 효율을 높이는 효과가 있는 것이다.

도1은 종래의 텐터기 폐열회수 시스템을 도시한 블럭도이다.
도2는 본 발명에 따른 폐열회수 시스템이 적용된 텐터기를 도시한 평면도이다.
도3은 본 발명에 따른 폐열회수 시스템이 적용된 텐터기를 도시한 측면도이다.
도4는 본 발명에 따른 텐터기의 세퍼레이터 설치상태도이다.
도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 텐터기의 열교환기 설치상태도이다.

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

본 발명은, 직물지의 건조를 위하여 고온공기가 공급토록 급기구(110)를 구비하는 텐터기(100)의 후단에 건조완료된 배기가스가 배출토록 유동한 후 촉매반응기(200)와 열교환기(300) 및 배기구(400)가 순차로 통과하도록 연결된다.

그리고, 상기 촉매반응기(200)의 전단에 버너(205)가 설치되어 공급되는 배기가스의 반응온도를 유지토록 설치된다.

또한, 상기 촉매반응기(200)를 통과한 반응가스는 복수의 열교환기(300)를 통과하면서 열교환 된 후 배기구(400)를 통하여 외부에 배출토록 설치된다.

이때, 상기 열교환기는, 직렬 또는 병렬설치되는 공기열교환기(310)와 수열교환기(330)로 이루어지면서 온도조건에 따라 다양한 열회수방법을 적용토록 공기열교환기(310)와 수열교환기(330) 전부 또는 일부를 선택적으로 적용토록 설치되어도 좋다.

즉, 상기 열교환기는, 반응가스가 먼저 수열교환기에서 열교환 된 후 공기열교환기에 공급되어 열교환토록 설치되어도 좋다.

계속하여, 상기 공기열교환기(310)는, 복수개가 직렬 또는 병렬설치되어 전자밸브(미도시)를 갖는 분기관(미도시)을 통하여 각각 연결되어 반응가스가 순차로 공급되거나 다양한 공급순서로 복수의 공기열교환기에 공급토록 설치되어도 좋다.

더하여, 상기 촉매반응기(200) 또는 버너의 전단에는 공급되는 배기가스중 분진과 수분으로 이루어진 점성물질을 제거토록 세퍼레이터(210)가 설치된다.

그리고, 상기 세퍼레이터(210)는, 일측에 외부에서 교체가능한 필터(230)가 더 설치되어도 좋다.

이때, 상기 필터(230)는, 세퍼레이터를 통과하지 못한 배기가스를 필터링토록 세퍼레이터의 측면에 병렬설치된다.

또한, 상기 필터 또는 세퍼레이터의 하부에 낙하되는 입자를 수집토록 경사포집판(270) 및 그 하단에 포집홀(290)이 구비되고, 상기 포집홀의 내측에는 스크류컨베이어(295)가 설치된다.

그리고, 상기 세퍼레이터(210)의 상측에는 우레탄 또는 메탈브러쉬로 이루어진 크리너(280)가 설치되어 상부에 적재되는 이물질을 제거토록 설치되어도 좋다.

이때, 상기 크리너는 일측에 기어가 설치되어 기어(283)를 갖는 가이드레일(281)을 따라 이동시 회전토록 설치되어도 좋다.

더하여, 상기 촉매반응기(200)의 상부에는 하나의 압축공기탱크(241)에 연결되는 복수의 공기세척노즐(243)이 병렬연결되어 공기가 순차공급토록 구획 설치된다.

이때, 상기 공기세척노즐(243)은 전자밸브(243)에 의해 개폐가 조절토록 설치된다.

그리고, 상기 텐터기(100)는 인버터로 제어되는 배기팬에 의해 내측에 일정한 음압을 형성하여 폐열을 회수하여 승온된 급기와 신선한 자연공기가 혼합되어 공급토록 설치되어도 좋다.

이때, 상기 승온된 급기와 신선한 자연공기에 의해 에너지의 손실을 줄일 수 있게 된다.

또한, 상기 텐터기에서 배출되는 배기가스는 촉매반응기에서 배출되는 반응가스에 의해 열교환되어 승온토록 한 후 버너에 공급토록 설치되어 촉매반응기의 가열 에너지를 절감토록 설치된다.

더하여, 상기 텐터기에서 배출되는 배기가스의 일부를 촉매반응기 버너의 연소공기로 사용하여도 좋다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 동작상태를 설명한다.

도2 내지 도5에서 도시한 바와같이 본 발명은, 직물지의 건조를 위하여 고온공기가 공급토록 급기구(110)를 구비하는 텐터기(100)의 후단에 건조완료된 배기가스가 배출토록 유동한 후 촉매반응기(200)와 열교환기(300) 및 배기구(400)가 순차로 통과하도록 연결된다.

이때, 텐터기에서 건조후 덕트배관(170)을 통하여 외부에 배출되는 유증기 등의 온도가 130~200℃에 달하는데 여기에 버너(205)를 활용하여 배기가스를 250~350℃ 정도로 승온된 후 촉매등으로 이루어진 촉매반응기(200)에서 완전 연소시키면서 악취, 독성물질 등을 제거토록 한다.

그리고, 상기 촉매반응기(200)를 통과한 배기가스인 반응가스는 고온의 상태가 되고, 상기 반응가스의 열을 재활용토록 복수의 열교환기(300)를 통과시킨 후 배기구(400)를 통하여 외부에 배출토록 한다.

또한, 상기 열교환기(300)는, 외부에서 공급되는 신선한 자연공기와 촉매반응기를 통과한 고온의 반응가스가 열교환토록 설치되어 고온의 반응가스 열을 회수하여 텐터기에 공급되는 신선한 자연공기의 온도를 상승시켜 승온을 위한 비용을 최소화 하게 된다.

이때, 상기 열교환기는, 공기열교환이 가능한 공기열교환기(310)로만 이루어져도 좋다.

또한, 본 발명의 열교환기는, 직렬 또는 병렬설치되는 공기열교환기(310)와 수열교환기(330)로 이루어지면서 온도조건과 열공급 용도에 따라 반응가스가 선택적으로 공급하여 열을 회수토록 설치되어도 좋다.

그리고, 상기 수열교환기의 회수열은 보일러의 급수 또는 염색 공정수 등의 열원으로 사용토록 된다.

계속하여, 상기 공기열교환기(310)의 경우에도, 복수개가 병렬설치되어 전자밸브를 갖는 분기관을 통하여 각각 연결되어 그 공급순서를 조절함으로써 사용 용도에 따라 복수의 공기열교환기를 순차 또는 선택적으로 사용하게 된다.

즉, 본 발명의 공기열교환기(310)는 3개이상이 설치될 경우 외기의 급기를 중앙에 먼저공급한 후 후측, 전측에 순차 또는 동시에 공급하거나, 연결순서에 따라 순차로 공급할 때 향류와 역류의 열교환 방식을 병행하여 열교환기 전열면의 막임현상을 최소화 하여 열교환 효율을 높일 수 있게 된다.

더하여, 상기 촉매반응기(200)의 전단에는 세퍼레이터(210)가 경사설치되어 공급되는 배기가스가 먼저 충돌하면서 배기가스중 분진과 수분 또는 유분으로 이루어진 점성물질을 제거토록 한다.

그리고, 상기 세퍼레이터(210)는, 일측에 외부에서 교환가능한 필터(230)가 더 설치되어 세퍼레이터를 통과하지 못하고 적체되는 배기가스가 측면으로 공급되어 필터링토록 된다.

또한, 상기 필터 또는 세퍼레이터의 하부에 낙하되는 입자를 수집토록 경사포집판(270) 및 그 하단에 포집홀(290)이 구비되어 중량을 갖는 이물질이나 유체가 중력에 의해 포집홀에 흐르도록 하고, 상기 포집홀의 내측에 설치되는 스크류컨베이어(295)를 통하여 외부 배출이 가능하게 된다.

그리고, 상기 세퍼레이터(210)의 상측에는 우레탄 또는 메탈브러쉬로 이루어진 크리너(280)가 설치되어 상부에 적재되는 이물질을 제거토록 한다.

이때, 상기 크리너는 일측에 기어가 설치되어 기어(283)를 갖는 가이드레일(281)을 따라 이동시 회전함으로써 세퍼레이터 상부의 이물질을 용이하게 제거하게 된다.

더하여, 상기 촉매반응기(200)의 상부에는 하나의 압축공기탱크(241)에 연결되는 복수의 공기세척노즐(243)이 병렬연결되어 공기가 순차공급토록 구획 설치되어 압축공기에 의한 크리닝작업으로 유증기 정화율을 높일 수 있게 된다.

그리고, 상기 텐터기(100)는 배기구(109)에 인버터로 제어되는 배기팬이 설치되어 텐터기의 내측에 일정한 음압을 형성하여 폐열을 회수하는 급기와 신선한 자연공기가 공급토록 된다.

더하여, 상기 촉매반응기(200)에서 배출되는 반응가스를 텐터기에 배출되는 배기가스와 열교환 된 후 버너에 공급하여 버너에 공급되는 배기가스의 온도를 높혀 유지비용을 줄일 수 있게 되는 것이다.

100...텐터기 110...급기구
200...촉매반응기 205...버너
210...세퍼레이터 230...필터
300...열교환기 310...공기열교환기
330...수열교환기
400...배기연돌

Claims (10)

1. 공기가 공급되는 복수의 급기구를 구비하는 텐터기에서 건조 완료된 배기가스가 배출되어 유동하는 촉매반응기와 열교환기 및 배기구가 순차로 연결되고,
   상기 촉매반응기의 전단에 버너가 설치되어 배출되는 배기가스의 반응온도를 유지토록 하고,
   상기 촉매반응기를 통과한 배기가스는 열교환기를 통하여 열교환 한후 배기구를 통하여 배출토록 설치되며,
   상기 촉매반응기 또는 버너의 전단에는 배기가스중 분진과 수분이나 유분을 제거토록 세퍼레이터가 설치되고,
   상기 세퍼레이터는, 일측에 외부에서 교체가능한 필터가 더 설치되고,
   하부에 낙하되는 입자를 수집토록 스크류컨베이어가 구비되는 촉매반응기 열을 재활용 하는 텐터기의 배출가스 처리장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 촉매반응기는, 상부에는 하나의 압축공기탱크에 연결되는 복수의 공기세척노즐이 순차공급토록 구획 설치되고,
   상기 공기세척노즐은 전자밸브에 의해 개폐가 조절토록 설치되는 것을 특징으로 하는 촉매반응기 열을 재활용 하는 텐터기의 배출가스 처리장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 열교환기는, 직렬 또는 병렬설치되는 공기열교환기와 수열교환기로 이루어지면서 온도조건 및 폐열회수 용도에 따라 열교환기가 동시 또는 선택적으로 사용토록 설치되는 것을 특징으로 하는 촉매반응기 열을 재활용 하는 텐터기의 배출가스 처리장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 텐터기는, 내측에 음압을 형성하여 회수되는 열이 자연공급토록 설치되는 것을 특징으로 하는 촉매반응기 열을 재활용 하는 텐터기의 배출가스 처리장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 텐터기에서 배출되는 배기가스는 촉매반응기에 배출되는 반응가스로 예열되어 승온된 후 버너에 공급되는 것을 특징으로 하는 촉매반응기 열을 재활용 하는 텐터기의 배출가스 처리장치.
7. 제4항에 있어서, 상기 열교환기는, 열교환 방식에서 향류와 역류를 병행 사용하는 것을 특징으로 하는 촉매반응기 열을 재활용 하는 텐터기의 배출가스 처리장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 세퍼레이터는, 상측에 크리너가 설치되어 상부에 적재되는 이물질을 제거토록 하는 것을 특징으로 하는 촉매반응기 열을 재활용 하는 텐터기의 배출가스 처리장치.
9. 제4항에 있어서, 상기 공기열교환기는, 복수개가 직렬 또는 병렬설치되고,
   전자밸브를 갖는 분기관을 통하여 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 촉매반응기 열을 재활용 하는 텐터기의 배출가스 처리장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 텐터기에서 배출되는 배기가스의 일부를 촉매반응기 버너의 연소공기로 사용하는 것을 특징으로 하는 촉매반응기 열을 재활용 하는 텐터기의 배출가스 처리장치.

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