KR102253752B1 - 안정적 수위 유지가 가능한 진공 증발 농축장치 - Google Patents

안정적 수위 유지가 가능한 진공 증발 농축장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 분뇨 처리용 진공 증발 농축장치에 관한 것으로서, 상세하게는 증발기의 저면에서 수직으로 원수 순환 배관과 농축액 배관을 일정 높이로 삽입 고정시켜 체적과 높이를 확보하여 원수와 농축액이 기준 수위 이상인 경우 오버플로우되면서 원수 순환 배관과 농축액 배관을 통해 원활하게 배출되어 원수 또는 농축액의 수위를 일정하게 유지시켜 과농축으로 인해서 배관, 열교환기 등의 막힘 현상이 발생하는 것을 방지하고, 과농축으로 인해 순환 펌프와 농축액 펌프의 케비테이션 현상으로 소손이 발생하는 것을 미연에 방지하도록 하는 분뇨 처리용 진공 증발 농축장치에 관한 것이다.

Description

안정적 수위 유지가 가능한 진공 증발 농축장치{APPARATUS FOR CONCENTRATING VACUUM EVAPORATION WITH STABLE MAINTENANCE OF WATER LEVEL}
본 발명은 진공 증발 농축장치에 관한 것으로서, 상세하게는 증발기의 저면에서 원수 순환 배관을 수직으로 일정 높이로 인입시켜 원수가 원수 순환 배관의 높이보다 높은 수위 이상인 경우에만 오버플로우시켜 원수를 순환시키고, 증발기의 저면에 농축액 배출통을 설치하여 농축액이 농축액 배출통의 높이보다 높은 수위 이상인 경우에만 오버플로우시켜 농축액을 배출시킴으로써 과농축으로 인해서 배관, 열교환기 등의 막힘 현상과, 순환 펌프와 농축액 펌프의 케비테이션 현상으로 소손이 발생하는 것을 미연에 방지하도록 하는 안정적 수위 유지가 가능한 진공 증발 농축장치에 관한 것이다.
일반적으로, 증발 농축장치는 가축 분뇨, 생활 하수 및 산업 폐수 등에서 발생되는 난분해성 고농도의 폐수에 열을 가하고, 이로부터 발생되는 증기를 응축하여 일정 수준 이상의 수질을 가진 증류수를 회수하여 재사용하거나 방류하는 것으로서, 운전비용이 적게 소요되면서 처리 효율이 높고 환경적으로 안전하여 가축 분뇨 처리, 생활 하수 처리, 산업용 폐수 처리 및 자원 재활용 분야를 비롯하여 전기도금, 제약, 식품, 섬유, 염색산업 등의 여러 분야에서 다양하게 이용되고 있다.
이러한 증발 농축장치는 운전조건, 증발방식, 에너지 재이용 방식에 따라 다양하게 구분되는데, 예컨대, 운전조건에 따라서는 대기압에서 증발시키고 증기는 대기로 방출하는 상압 방식 및 진공압에서 증발시키고 증기는 응축하는 진공 방식이 있고, 증발방식에 따라서는 증발기 내부에 구성된 전열면에서 증발과 응축이 동시에 수행되는 수평관 충격 유하식과, 열교환기와 증발기가 별도로 구성되고 고온 고압에서 감압하여 비등점을 낮추면서 증발(flash evaporation)시켜 원수에 함유된 수분을 분리하고 원수를 고농축으로 배출하는 방식이다.
일례로 진공 증발 농축장치를 설명하면 다음과 같고, 도 1은 종래의 진공 증발 농축장치의 구성을 나타낸 도면이다.
진공 증발 농축장치(1)는 증발기(10), 압축기(20), 응축기(30), 응축액 열교환기(40) 및 농축액 열교환기(50)로 구성된다.
증발기(10)는 밀폐 구조로 하부에 원수를 공급하는 원수 배관(L1)과 연결되고, 상부에 거품층을 제거하기 위한 팬(11)과, 상부 증기 배출 측에 엘리미네이터(13)가 구비되어 내부로 원수 배관(L1)을 통해 원수(가축 분뇨, 생활 하수, 산업 폐수 등)가 유입되면 원수 순환 배관(L2)을 통해 순환시키며 압축기(20)에서 토출되는 과열증기로 가열하여 증발기(10)에서 증발할 수 있는 온도로 상승하게 된다. 이때 농축액은 농축액 배관(L3)을 통해 외부로 배출한다. 또, 증발기(10)의 원수는 원수 유입구(L1)에 의해 응축기(40)를 거쳐 증발기(10)로 순환되고, 농축액은 농축액 배관(L3)과 농축액 펌프(P2)에 의해 농축액 열교환기(50)를 통과한 후 외부로 배출된다.
압축기(20)는 블로워로서, 증발기(10)에서 배출되는 증기를 압축시켜 과열증기로 배출한다.
응축기(30)는 압축기(20)에서 배출되는 과열증기가 고온측으로 유입되고, 증발기(10)에서 순환 펌프(P1)에 의해 순환되는 원수가 저온측으로 유입되면, 상호 열교환시켜 과열증기를 응축시킨다.
응축액 열교환기(40)는 응축기(30)에서 배출되는 응축 응축수가 고온측으로 유입되고, 원수 배관(L1)을 통해 원수가 저온측으로 유입되면 상호 열교환시켜 원수를 가열시키고, 고온의 응축수를 낮은 온도로 배출한다. 이때, 응축액 열교환기(40)에서 배출되는 응축수는 응축수 드레인 탱크(60)에서 수집되어 응축수 드레인 펌프(P3)에서 배출되고, 일부 응축수는 압축기(20)로 순환된다. 여기서, 응축수 드레인 탱크(60)에는 응축수 수위를 감지하는 수위 센서(LS)가 구비된다.
농축액 열교환기(50)는 원수가 저온측으로 유입되고, 증발기(10)의 농축액이 농축액 배관(L3)과 농축액 펌프(P2)를 통해 고온측으로 유입되면, 상호 열교환시켜 원수를 가열시키고, 농축액을 배출한다.
동작을 설명하면, 증발기(10)로 농축시킬 원수가 농축액 열교환기(50)와 응축액 열교환기(40)를 통해 가열된 후 유입된다. 이때, 증발기(10) 내부는 압축기(20)에 의해 저압 상태가 유지되고, 원수가 비등하면서 수증기 형태로 증발하게 되며, 증발기(10)의 팬(11)이 회전되면서 가열시 발생되는 거품을 제거하게 된다.
증발된 수증기는 압축기(20)에 의해 고온 고압의 과열증기 상태로 토출되어 다시 응축기(30)의 고온 측으로 유입된다. 한편, 증발기(10)의 원수는 수분이 증발하면서 기화열을 빼앗겼기 때문에 과열증기의 열을 다시 회수하여 증발에 필요한 구동 열원으로 사용해야 한다. 따라서 증발기(10) 내부의 원수는 순환 펌프(P1)에 의해 증발기(10)와 응축기(30)의 저온 측으로 순환된다.
응축기(30)에서 열을 빼앗긴 과열증기는 응축되어 응축액 열교환기(40)로 들어가게 되고, 증발기(10)로 주입되는 원수와 한차례 더 열교환한다. 이로 인해 배출되는 응축수의 온도가 낮아질 뿐만 아니라 효율이 상승한다.
마찬가지로 증발기(10)에서 농축액 펌프(P2)에 의해 농축액이 토출되어 농축액 열교환기(50)에 의해 주입되는 원수와 열교환을 하게 된다.
그러나, 이러한 종래의 진공 증발 농축장치는 원수가 일정한 온도, 유량으로 공급되어야 하는 데, 과농축에 의한 막힘 현상, 증발량이 과해지면서 수위가 낮아지고, 이로 인해 순환 펌프와 농축액 펌프의 케비테이션 현상으로 소손이 발생하고, 원수의 유량과 상관없이 순환 펌프가 항시 동작하기 때문에 에너지 소비가 상대적으로 많아지며, 원수 또는 농축액의 수위가 높아짐에 따른 거품량이 상대적으로 많이 발생하여 거품량이 상승되고, 이로 인해 압축기로 거품 또는 원수가 유입되어 오염이 발생되는 문제점이 있다.
국내등록특허 제10-1438681호 국내등록특허 제10-1904156호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 증발기의 저면에서 원수 순환 배관을 수직으로 일정 높이로 인입시켜 원수가 원수 순환 배관의 높이보다 높은 수위 이상인 경우에만 오버플로우시켜 원수를 순환시키고, 증발기의 저면에 농축액 배출통을 설치하여 농축액이 농축액 배출통의 높이보다 높은 수위 이상인 경우에만 오버플로우시켜 농축액을 배출시킴으로써 과농축으로 인해서 배관, 열교환기 등의 막힘 현상과, 순환 펌프와 농축액 펌프의 케비테이션 현상으로 소손이 발생하는 것을 미연에 방지하도록 하는 분뇨 처리용 진공 증발 농축장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 원수 배관에 유량 센서를 설치하고, 순환 펌프에 전류 센서를 설치하여 원수가 기준 공급량 미만으로 공급되어 순환 펌프의 전류값이 기준 전류값 미만이면 순환 펌프의 동작을 중지시키고, 원수의 공급량이 증대되어 원수가 기준 공급량 이상이면 순환 펌프를 재운전시키며, 농축액 펌프에 전류 센서를 설치하여 농축액이 기준 공급량 미만으로 공급되어 농축액 펌프의 전류값이 기준 전류값 미만이면 농축액 펌프의 동작을 중지시키고, 농축액 펌프로 공급량이 기준 공급량 이상으로 공급되면 농축액 펌프를 재운전시켜 에너지를 절감하도록 하는 분뇨 처리용 진공 증발 농축장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.
또, 본 발명은 증발기로 유입된 농축액 배출통의 측면에 농축액이 오버플로우될 수 있는 수위 미만이여도 농축액 일부를 배출하는 배출홀을 형성하고, 농축액 배관에 농축액을 증발기로 일부 바이패스시키는 바이패스 배관과 유량 조절 밸브를 설치하며, 농축액 배관의 배출 측에 체크 밸브를 설치하여 농축액이 오버플로우될 수 있는 수위 미만일 시 배출홀을 통해 농축액 펌프로 원수를 공급해서 농축액 펌프의 토출 압력이 체크 밸브의 개방 압력보다 낮게 운전되면서 외부로 배출되지 않고 바이패스되도록 하여 농축액 펌프의 손상이 발생하는 것을 방지하도록 하는 분뇨 처리용 진공 증발 농축장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,
원수가 유입되는 원수 배관과; 밀폐 구조로 상부에 거품층을 제거하기 위한 팬과, 상부 증기 배출 측에 엘리미네이터가 구비되고, 내부로 원수가 유입되면 순환 가열시켜 농축시킨 후 배출하며, 농축액이 배출되는 출구 측에 일정 높이와 체적을 가지는 농축액 배출통이 구비되어 농축액을 내부로 오버플로우시켜 배출하는 증발기와; 상기 증발기의 농축액 배출통에 연결되어 농축액을 배출시키는 농축액 배관과; 상기 농축액 배관에 설치되어 농축액을 배출하는 농축액 펌프와; 일단이 상기 증발기의 저면에서 수직으로 일정 높이 삽입되고, 타단이 상기 증발기의 측면에 삽입되며, 초기에 상기 증발기의 원수를 증발 온도까지 가열시키는 히터가 외부에 설치되어 상기 증발기의 원수의 수위가 삽입 높이 이상인 경우 내부로 오버플로우되는 원수를 가열 순환시키는 원수 순환 배관; 및 상기 원수 순환 배관에 설치되어 원수를 순환시키는 순환 펌프를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 농축액 배출통은 상기 증발기의 농축액 수위가 상기 원수 순환 배관의 높이보다 더 높은 경우에만 농축액을 배출하도록 상기 증발기로 삽입된 원수 순환 배관의 높이보다 더 높게 형성된다.
여기에서 또한, 상기 농축액 배출통은 농축액의 일부를 배출하도록 하단 측면에 배출홀이 형성된다.
여기에서 또, 상기 안정적 수위 유지가 가능한 진공 증발 농축장치는 상기 원수 배관에 유량 센서가 설치되고, 상기 순환 펌프에 전류 센서가 설치되어 원수가 공급량이 기준 공급량 미만으로 공급되어 상기 순환 펌프의 전류값이 기준 전류값 미만이면 상기 순환 펌프의 동작을 중지시키고, 원수의 공급량이 증대되어 원수가 기준 공급량 이상이면 상기 순환 펌프를 재운전시킨다.
여기에서 또, 상기 안정적 수위 유지가 가능한 진공 증발 농축장치는 상기 농축액 배관을 통해 배출되는 농축액의 일부를 상기 증발기로 바이패스시키는 바이패스 배관이 구비된다.
여기에서 또, 상기 안정적 수위 유지가 가능한 진공 증발 농축장치는 상기 농축액 배관의 배출 측에 체크 밸브가 설치되어 농축액이 기준 수위 미만이어서 상기 농축액 배출통으로 오버플로우되지 않는 경우 상기 농축액 펌프로 상기 배출홀을 통해 배출되는 농축액만을 공급해서 상기 농축액 펌프의 토출 압력을 상기 체크 밸브의 개방 압력보다 낮게 유지시켜서, 농축액을 상기 바이패스 배관을 통해 상기 증발기로 바이패스시킨다.
여기에서 또, 상기 안정적 수위 유지가 가능한 진공 증발 농축장치는 상기 농축액 펌프에 전류 센서가 설치되어 상기 농축액 펌프로 공급량이 기준 공급량 미만으로 공급되어 상기 농축액 펌프의 전류값이 기준 전류값 미만이면 상기 농축액 펌프의 동작을 중지시키고, 상기 농축액 펌프로 공급량이 기준 공급량 이상으로 공급되면 상기 농축액 펌프를 재운전시킨다.
여기에서 또, 상기 안정적 수위 유지가 가능한 진공 증발 농축장치는 상기 증발기 내부의 증발 온도를 센싱하는 온도 센서가 구비되고, 상기 원수 배관에 원수의 인입량을 조절하는 유량 제어 밸브가 구비되어 상기 증발기의 증발 온도에 따라 상기 원수 배관으로 유입되는 원수의 인입량이 조절된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명인 안정적 수위 유지가 가능한 진공 증발 농축장치에 따르면, 증발기의 저면에서 원수 순환 배관을 수직으로 일정 높이로 인입시켜 원수가 원수 순환 배관의 높이보다 높은 수위 이상인 경우에만 오버플로우시켜 원수를 순환시키고, 증발기의 저면에 농축액 배출통을 설치하여 농축액이 농축액 배출통의 높이보다 높은 수위 이상인 경우에만 오버플로우시켜 농축액을 배출시킴으로써 과농축으로 인해서 배관, 열교환기 등의 막힘 현상과, 순환 펌프와 농축액 펌프의 케비테이션 현상으로 소손이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 원수 배관에 유량 센서를 설치하고, 순환 펌프에 전류 센서를 설치하여 원수가 기준 공급량 미만으로 공급되어 순환 펌프의 전류값이 기준 전류값 미만이면 순환 펌프의 동작을 중지시키고, 원수의 공급량이 증대되어 원수가 기준 공급량 이상이면 순환 펌프를 재운전시키며, 농축액 펌프에 전류 센서를 설치하여 농축액이 기준 공급량 미만으로 공급되어 농축액 펌프의 전류값이 기준 전류값 미만이면 농축액 펌프의 동작을 중지시키고, 농축액 펌프로 공급량이 기준 공급량 이상으로 공급되면 농축액 펌프를 재운전시켜 에너지를 절감할 수 있다.
또, 본 발명에 따르면 증발기로 유입된 농축액 배출통의 측면에 농축액이 오버플로우될 수 있는 수위 미만이여도 농축액 일부를 배출하는 배출홀을 형성하고, 농축액 배관에 농축액을 증발기로 일부 바이패스시키는 바이패스 배관과 유량 조절 밸브를 설치하며, 농축액 배관의 배출 측에 체크 밸브를 설치하여 농축액이 오버플로우될 수 있는 수위 미만일 시 배출홀을 통해 농축액 펌프로 원수를 공급해서 농축액 펌프의 토출 압력이 체크 밸브의 개방 압력보다 낮게 운전되면서 외부로 배출되지 않고 바이패스되도록 하여 농축액 펌프의 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 진공 증발 농축장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 안정적 수위 유지가 가능한 진공 증발 농축장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 "A"부분을 확대한 부분 확대 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 안정적 수위 유지가 가능한 진공 증발 농축장치의 동작을 설명하기 위한 동작 설명도이다.
이하, 본 발명에 따른 안정적 수위 유지가 가능한 진공 증발 농축장치의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 안정적 수위 유지가 가능한 진공 증발 농축장치의 구성을 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2의 "A"부분을 확대한 부분 확대 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 안정적 수위 유지가 가능한 진공 증발 농축장치(100)는 증발기(110), 압축기(120), 응축기(130), 응축액 열교환기(140) 및 농축액 열교환기(150)로 구성된다.
먼저, 증발기(110)는 밀폐 구조로 상단에 거품층을 제거하기 위한 팬(111)과, 상부 증기 배출 측에 엘리미네이터(113)가 구비되고, 원수 배관(L10)을 통해 원수(가축 분뇨, 생활 하수, 산업 폐수 등)가 유입된다.
그리고, 증발기(110)는 원수 순환 배관(L20)의 일단이 저면에서 수직으로 일정 높이 삽입되고, 타단이 측면에 삽입되어 원수를 순환 가열시켜 농축시키고, 농축액이 배출되는 출구 측에 일정 높이와 체적을 가지는 농축액 배출통(115)이 구비되어 농축액을 내부로 오버플로우시켜 농축액 배관(L30)을 통해 배출한다. 이때, 원수 순환 배관(L20)에는 증발기(110)의 원수의 수위가 삽입 높이 이상인 경우 내부로 오버플로우되는 원수를 가열 순환시킨다. 또, 증발기(110)의 원수는 원수 순환 배관(L20)과 순환 펌프(P10)에 의해 응축기(120)를 거쳐 순환된다.
또한, 증발기(110)는 내부의 증발 온도를 센싱하는 온도 센서(TS)가 구비되고, 원수 배관(L10)은 원수의 인입량을 조절하는 유량 제어 밸브(FCV)가 구비되며, 증발기(110)의 증발 온도에 따라 원수 배관(L10)으로 유입되는 원수의 인입량이 조절되고, 내부 온도가 일정 온도 이상이거나 압축기(120)가 동작될 시 히터(H)를 오프시킨다.
또, 농축액 배출통(115)은 증발기(110)로 유입된 농축액이 오버플로우되지 못하는 수위 미만이여도 농축액 일부를 배출하는 배출홀(117)이 형성되는 데, 배출홀(117)은 농축액 펌프(P20)의 케비테이션이 발생하지 않는 최소양을 흡입하기 위한 홀 크기를 산정하여 농축액 펌프(P20)가 동작되도록 한다.
계속해서, 농축액 배관(L30)에는 농축액 일부를 증발기(110)로 바이패스시키는 바이패스 배관(L40)이 구비되고, 농축액 배관(L30)의 배출 측에 체크 밸브(CV)가 설치되어, 농축액이 기준 수위 미만이어서 농축액 배관(L30)으로 오버플로우되지 않아 배출홀(117)로 공급퇴는 수량의 농축액을 농축액 펌프(P20)로 공급하여 증발기로 바이패스하는 배관(L40)이 구성되어 있다.
이어서, 원수 배관(L10)에는 유량 센서(FS)가 설치되고, 순환 펌프(P10)에 제 1전류 센서(CS1)가 설치되어 원수가 기준 공급량 미만으로 공급되면서, 순환 펌프(P10)의 전류값이 기준 전류값 미만이면 순환 펌프(P10)의 동작을 중지시키고, 원수의 공급량이 증대되어 원수가 기준 공급량 이상이면 순환 펌프(P10)를 재운전시킨다.
또한, 농축액 펌프(P20)에 제 2전류 센서(CS2)가 설치되어 농축액 펌프(P20)로 공급량이 기준 공급량 미만으로 공급되어 농축액 펌프(P20)의 전류값이 기준 전류값 미만이면 농축액 펌프(P20)의 동작을 중지시키고, 농축액 펌프(P20)로 공급량이 기준 공급량 이상으로 공급되면 농축액 펌프(P20)를 재운전시켜 외부로 배출한다.
그리고, 압축기(120)는 블로워로서, 증발기(110)에서 배출되는 증기를 압축시켜 과열증기로 배출한다.
또한, 응축기(130)는 압축기(120)에서 배출되는 과열증기가 고온측으로 유입되고, 증발기(110)에서 순환 펌프(P10)에 의해 순환되는 원수가 저온측으로 유입되면, 상호 열교환시켜 과열증기를 응축시킨다.
또, 응축액 열교환기(140)는 응축기(130)에서 배출되는 응축증기가 고온측으로 유입되고, 원수 배관(L10)을 통해 원수가 저온측으로 유입되면 상호 열교환시켜 원수를 가열시키고, 낮은온도의 응축수로 배출한다. 이때, 응축액 열교환기(140)에서 배출되는 응축수는 응축수 드레인 탱크(160)에서 수집되어 응축수 드레인 펌프(P30)에서 배출되고, 일부 응축수는 압축기(120)로 순환된다. 여기서, 응축수 드레인 탱크(160)에는 응축수 수위를 감지하는 수위 센서(LS)가 구비된다.
한편, 농축액 열교환기(150)는 원수가 저온측으로 유입되고, 증발기(110)의 농축액이 농축액 배관(L30)과 농축액 펌프(P20)를 통해 고온측으로 유입되면, 상호 열교환시켜 원수를 가열시키고, 낮은 온도의 농축액을 배출한다.
이하, 본 발명에 따른 안정적 수위 유지가 가능한 진공 증발 농축장치의 동작을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 안정적 수위 유지가 가능한 진공 증발 농축장치의 동작을 설명하기 위한 동작 설명도이다.
먼저, 원수 배관(L10)의 원수가 농축액 열교환기(150)와 응축액 열교환기(130)를 통해 가열된 후 증발기(110)의 측면으로 유입되는 데, 원수 순환 배관(L20)의 높이로 인해 증발기(110)에서 일정하게 유지된다.
즉, 원수는 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 정상 수위인 경우 원수 순환 배관(L20) 상단을 통해 내부로 오버플로우되면, 순환 펌프(P10)에 의해 응축기(120)를 거쳐 연속 순환된다. 반대로, 원수는 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 낮은 수위인 경우 원수 순환 배관(L20) 상단을 통해 내부로 오버플로우되지 않게 된다.
이때, 유량 센서(FS)에서 원수 배관(L10)에 유입되는 원수 유량을 센싱하고, 제 1전류 센서(CS1)에서 순환 펌프(P10)의 전류를 센싱하여 원수가 기준 공급량 미만으로 공급되어 순환 펌프(P10)의 전류값이 기준 전류값 미만이면, 순환 펌프(P10)의 동작을 중지시키고, 원수의 공급량이 증대되어 원수가 기준 공급량 이상이면 순환 펌프(P10)를 재운전시켜 에너지를 절감한다.
또한, 온도 센서(TS)에서 증발기(110) 내부의 증발 온도를 센싱하여 온도가 낮으면, 유량 제어 밸브(FCV)의 개폐량이 조절되어 원수 배관(L10)으로 유입되는 원수의 인입량을 감소시키고, 온도가 높아지면 인입량을 증대시킨다.
한편, 원수가 비등되면서 수증기 형태로 증발하게 되고, 압축기(120)가 동작하여 증발기(110) 내부는 저압 상태가 유지되며, 증발기(110)의 팬(111)이 회전되면서 원수에서 발생되는 거품을 제거한다.
증발기(110)에서 증발된 수증기는 압축기(120)에 의해 고온 고압의 과열증기 상태로 토출되어 다시 응축기(130)의 고온 측으로 유입된다. 한편, 증발기(110)의 원수는 수분이 증발하면서 기화열을 빼앗겼기 때문에 과열증기의 열을 다시 회수하여 증발에 필요한 구동 열원으로 사용해야 한다. 따라서 증발기(110) 내부의 원수는 순환 펌프(P10)에 의해 증발기(110)와 응축기(130)의 저온 측으로 순환된다.
응축기(130)에서 열을 빼앗긴 과열증기는 응축되어 응축액 열교환기(140)로 들어가게 되고, 증발기(110)로 주입되는 원수와 한차례 더 열교환한다. 이로 인해 배출되는 응축수의 온도가 낮아질 뿐만 아니라 효율이 상승한다.
그리고, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 수분이 증발하여 농축된 농축액의 수위가 농축액 수집통(115)의 높이보다 높아져서 내부로 유입되면, 농축액 배관(L30)과 농축액 펌프(P20)에 의해 농축액 열교환기(150)에 의해 주입되는 원수와 열교환한 후 외부로 배출된다. 이때, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 농축액의 수위가 농축액 수집통(115)의 높이보다 낮아 농축액 수집통(115)으로 오버플로우되지 않는 경우 농축액 수집통(115)의 배출홀(117)을 통해 일부 소량의 농축액이 농축액 배관(L30)을 통해 농축액 펌프(P20)로 공급해서, 농축액 펌프(P20)의 토출 압력이 체크 밸브(CV)의 개방 압력보다 낮게 유지되도록 하면서, 소량으로 배출되는 농축액을 바이패스 배관(L40)을 통해 증발기(110)로 바이패스시킨다.
반대로, 농축액이 농축액의 수위가 농축액 수집통(115)의 높이보다 높아져서 내부로 유입되면, 농축액 펌프(P20)의 토출 압력이 체크 밸브(CV)의 개방 압력보다 높게 유지되어, 오버플로우되는 농축액을 농축액 열교환기(150)로 배출하여 거품이나 원수가 압축기(120)로 흡입되는 것을 방지한다.
이때, 제 2전류 센서(CS2)에서 농축액 펌프(P20)의 전류를 센싱하여 농축액이 기준 공급량 미만으로 공급되어 농축액 펌프(P20)의 전류값이 기준 전류값 미만이면, 농축액 펌프(P20)의 동작을 중지시키고, 농축액의 공급량이 증대되어 농축액이 기준 공급량 이상이면 농축액 펌프(P20)를 재운전시켜 에너지를 절감한다.
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10, 110 : 증발기 20, 120 : 압축기
30, 130 : 응축기 40, 130 : 응축액 열교환기
50, 140 : 농축액 열교환기 117 : 배출홀
L1, L10: 원수 배관 L2, L20: 원수 순환 배관
L3, L20: 농축액 배관 L40: 바이패스 배관
P1, P10: 순환 펌프 P2, P20: 농축액 펌프
P3, P30: 응축수 펌프

Claims (8)

  1. 원수가 유입되는 원수 배관과;
    밀폐 구조로 상부에 거품층을 제거하기 위한 팬과, 상부 증기 배출 측에 엘리미네이터가 구비되고, 내부로 원수가 유입되면 순환 가열시켜 농축시킨 후 배출하며, 농축액이 배출되는 출구 측에 일정 높이와 체적을 가지고, 농축액의 일부를 배출하도록 하단 측면에 배출홀이 형성되는 농축액 배출통이 구비되어 농축액을 내부로 오버플로우시켜 배출하는 증발기와;
    상기 증발기의 농축액 배출통에 연결되어 농축액을 배출시키는 농축액 배관과;
    상기 농축액 배관에 설치되어 농축액을 배출하는 농축액 펌프와;
    일단이 상기 증발기의 저면에서 수직으로 일정 높이 삽입되고, 타단이 상기 증발기의 측면에 삽입되며, 초기에 상기 증발기의 원수를 증발 온도까지 가열시키는 히터가 외부에 설치되어 상기 증발기의 원수의 수위가 삽입 높이 이상인 경우 내부로 오버플로우되는 원수를 가열 순환시키는 원수 순환 배관과;
    상기 원수 순환 배관에 설치되어 원수를 순환시키는 순환 펌프; 및
    상기 농축액 배관을 통해 배출되는 농축액의 일부를 상기 증발기로 바이패스시키는 바이패스 배관을 포함하며,
    상기 농축액 배관의 배출 측에 체크 밸브가 설치되어 농축액이 기준 수위 미만이어서 상기 농축액 배출통으로 오버플로우되지 않는 경우 상기 농축액 펌프로 상기 배출홀을 통해 배출되는 농축액만을 공급해서 상기 농축액 펌프의 토출 압력을 상기 체크 밸브의 개방 압력보다 낮게 유지시켜서, 농축액을 상기 바이패스 배관을 통해 상기 증발기로 바이패스시키는 것을 특징으로 하는 안정적 수위 유지가 가능한 진공 증발 농축장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 농축액 배출통은,
    상기 증발기의 농축액 수위가 상기 원수 순환 배관의 높이보다 더 높은 경우에만 농축액을 배출하도록 상기 증발기로 삽입된 원수 순환 배관의 높이보다 더 높게 형성되는 것을 특징으로 하는 안정적 수위 유지가 가능한 진공 증발 농축장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 안정적 수위 유지가 가능한 진공 증발 농축장치는,
    상기 원수 배관에 유량 센서가 설치되고, 상기 순환 펌프에 전류 센서가 설치되어 원수가 공급량이 기준 공급량 미만으로 공급되어 상기 순환 펌프의 전류값이 기준 전류값 미만이면 상기 순환 펌프의 동작을 중지시키고, 원수의 공급량이 증대되어 원수가 기준 공급량 이상이면 상기 순환 펌프를 재운전시키는 것을 특징으로 하는 안정적 수위 유지가 가능한 진공 증발 농축장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 안정적 수위 유지가 가능한 진공 증발 농축장치는,
    상기 농축액 펌프에 전류 센서가 설치되어 상기 농축액 펌프로 공급량이 기준 공급량 미만으로 공급되어 상기 농축액 펌프의 전류값이 기준 전류값 미만이면 상기 농축액 펌프의 동작을 중지시키고, 상기 농축액 펌프로 공급량이 기준 공급량 이상으로 공급되면 상기 농축액 펌프를 재운전시키는 것을 특징으로 하는 안정적 수위 유지가 가능한 진공 증발 농축장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 안정적 수위 유지가 가능한 진공 증발 농축장치는,
    상기 증발기 내부의 증발 온도를 센싱하는 온도 센서가 구비되고, 상기 원수 배관에 원수의 인입량을 조절하는 유량 제어 밸브가 구비되어 상기 증발기의 증발 온도에 따라 상기 원수 배관으로 유입되는 원수의 인입량이 조절되는 것을 특징으로 하는 안정적 수위 유지가 가능한 진공 증발 농축장치.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR200314692Y1 (ko) * 2003-03-04 2003-05-28 (주)세종테크 감압증발 고농도 폐수처리장치
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KR101904156B1 (ko) 2017-04-27 2018-10-04 주식회사 에어로워터스 스케일 및 거품 제거 기능이 구비된 진공 증발 농축장치

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