KR102335845B1 - Heat exchanger and heat exchange method for cooling hot gas - Google Patents

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Abstract

A condensing heat exchanger which is used to cool a high-temperature gas emitted after processing comprises: a large diameter pipe arranged in a vertical direction in the center; a plurality of first small diameter pipes radially disposed around the outer periphery of the large diameter pipe; a plurality of second small diameter pipes radially disposed around the outer periphery of the large diameter pipe; a housing surrounding the plurality of first small diameter pipes and the plurality of second small diameter pipes, and having a cooling water inlet formed in an upper outer circumferential surface and a cooling water outlet formed in a lower outer circumferential surface; an upper cover mounted on an upper end of the housing; a lower cover mounted on a lower end of the housing; an upper partition plate sealing between upper edges of the plurality of first small diameter pipes and upper edges of the plurality of second small diameter pipes and the inner circumferential surface of the housing; and a lower partition plate sealing between the lower edge of the large diameter pipe and the lower edge of the plurality of first small diameter pipes and the inner circumferential surface of the housing. The present invention can reduce the shortage of industrial water in factories by dramatically reducing the amount of wastewater used.

Description

고온 가스를 냉각하기 위한 열교환기 및 열교환 방법{HEAT EXCHANGER AND HEAT EXCHANGE METHOD FOR COOLING HOT GAS}HEAT EXCHANGER AND HEAT EXCHANGE METHOD FOR COOLING HOT GAS

본 발명은 소각로, 스크러버 등에서 사용하는 폐열을 간접 냉각하는 방법 및 이를 이용하는 열교환기에 관한 것이다.The present invention relates to a method for indirectly cooling waste heat used in an incinerator, a scrubber, etc., and a heat exchanger using the same.

보다 상세하게는, 원통형 하우징의 내부의 중앙에 하나의 대직경 파이프가 배치되고 둘레에 복수의 소직경 파이프가 배치되며, 중심부의 대직경 파이프를 통하여 고온의 가스를 위에서 아래로 흐르게 하고, 복수의 소직경 파이프의 일부를 통하여 다시 아래에서 위로 흐르게 하고, 복수의 소직경 파이프의 나머지를 통하여 다시 위에서 아래로 흐르게 하면서, 원통형 하우징의 내부에서 대직경 파이프와 복수의 소직경 파이프의 둘레에 냉각수를 유통시켜서 고온의 가스를 냉각수와 복수 회 간접 열교환시키는 방법 및 이를 이용하는 열교환기에 관한 것이다.More specifically, one large-diameter pipe is disposed in the center of the inside of the cylindrical housing and a plurality of small-diameter pipes are disposed around the cylindrical housing, and a high-temperature gas flows from top to bottom through the large-diameter pipe in the center, and a plurality of Cooling water is distributed around the large-diameter pipe and the plurality of small-diameter pipes inside the cylindrical housing while flowing from bottom to top again through a portion of the small-diameter pipe and again from top to bottom through the remainder of the plurality of small-diameter pipes It relates to a method for indirectly heat-exchanging a high-temperature gas with cooling water multiple times by using the method and a heat exchanger using the same.

소각로는 쓰레기를 처리하는 과정에서 폐비닐 등의 소각할 때 발생하는 환경 호르몬 및 다이옥신을 제거하기 위해 1400℃ 까지 온도를 높인다.In the incinerator, the temperature is raised to 1400℃ to remove environmental hormones and dioxins that are generated when incineration of waste vinyl, etc. in the process of processing waste.

반도체 스크러버의 경우에도 PFC 가스를 처리하기 위해 1400℃ 까지 온도를 상승 시킨다. 소각로의 높은 온도는 쓰레기를 소각하고 대기중으로 방출하는데 가스의 온도 냉각을 위해 물을 사용하여 스프레이하여 온도를 낮추고 분진을 제거한다. 스크러버에서 폐기물이 처리되고 냉각되는 과정에서 독성 및 강산성 물질이 물과 함께 반응하면 물은 강산성의 폐수가 된다. 또한 물과 가스부산물이 만나면 배관의 부식을 초래하므로 가장 좋은 방법은 가스의 높은 온도를 낯추면서 분진등은 통에 모아서 별도로 배출하는 방법이 이상적이다.In the case of the semiconductor scrubber, the temperature is raised to 1400℃ to treat the PFC gas. The high temperature of the incinerator incinerates the waste and releases it into the atmosphere. To cool the temperature of the gas, water is sprayed to lower the temperature and remove the dust. In the process of waste treatment and cooling in the scrubber, toxic and strongly acidic substances react with water and the water becomes strongly acidic wastewater. Also, when water and gas by-products meet, it causes corrosion of the pipe, so the best method is to collect the dust, etc.

반도체 공장등에서 사용하는 스크러버도 냉각 방식이 동일하다. 물 스프레이를 사용하여 냉각하는 방식은 고전적인 방법이지만, 아직까지는 경제성이 좋고, 환경규제가 비교적 여유롭기 때문에 계속 사용되고 있다. 그러나 환경이 바뀌고, 환경규제와, 온실가스 처리문제, 물부족현상 등을 고려하면, 종래의 물 스프레이를 이용하는 냉각방식은 변경이 필요한 시기이다.The cooling method is the same for scrubbers used in semiconductor factories, etc. The cooling method using water spray is a classic method, but it is still used because it is economical and the environmental regulations are relatively relaxed. However, when the environment changes, environmental regulations, greenhouse gas treatment problems, water shortages, etc. are taken into consideration, it is time to change the conventional cooling method using water spray.

열교환기의 역사는 산업혁명과 같은 시기에서 출발하였다. The history of heat exchangers started at the same time as the Industrial Revolution.

엔진 등의 열을 내리고, 온도를 올리고 할 때, 열교환기에 의해 간접적으로 열 이동시키는 방법은 매우 효율적인 방법 중의 하나이다.When lowering the heat of an engine, etc. and raising the temperature, the method of indirectly transferring heat by a heat exchanger is one of the very effective methods.

열교환기의 종류는 여러가지가 있으나 대표적인 방법으로는, i) 원통형에 가느다란 배관을 넣고 외부에 유체가 흐르는 방식(도 1 참조); ii) 판을 여려겹 사용하여 서로 다른 유체의 흐름을 이용한 판형열교환기(도 2 참조), iii) 두개의 관에 가느다란 관과 굵은관에 각각 다른 유체를 통과시키는 방법(도 3 참조)이 있다. 이러한 방법들은 기존 기계장치에 사용함에 있어 매우 우수 하였다. 그러나 에너지를 효율적으로 사용하기 위해서는 보다 효율이 높고, 유지보수가 쉬우며, 제작원가가 저렴한 방식이 필요하였다.There are various types of heat exchangers, but representative methods include: i) a method in which a thin pipe is placed in a cylindrical shape and a fluid flows to the outside (refer to FIG. 1); ii) a plate heat exchanger using different fluid flows using multiple plates (see Fig. 2), iii) a method of passing different fluids through a thin tube and a thick tube through two tubes (see Fig. 3) have. These methods were very good for use in existing machinery. However, in order to use energy efficiently, a method with higher efficiency, easier maintenance and lower manufacturing cost was required.

따라서, 원통형 열교환기를 선택하였으며, 배관의 내부에서는 냉각 및 가스 흐름을 원활히 하기 위한 배관의 치수를 선정하였다. 배관이 크면 파우더 등 분진이 적체가 적으며, 배관이 작은 것이 여러개 있으면 배관의 직경이 작아 금방 막힌다. 기존 원통형 열교환기는 내경이 약 25mm 이하의 관을 여러개 사용하였다. 가스 흐름을 원활하게 하는 것과 배관의 파우더 막힘을 방지하는것은 매우 중요하다. 또한, 파우더로 인한 배관 막힘시에 분해 청소가 수월해야 한다.Therefore, a cylindrical heat exchanger was selected, and the dimensions of the pipe were selected to facilitate cooling and gas flow inside the pipe. If the pipe is large, there is less accumulation of dust such as powder, and if there are several small pipes, the diameter of the pipe is small and clogged quickly. Existing cylindrical heat exchangers used several tubes with an inner diameter of about 25 mm or less. It is very important to ensure good gas flow and to avoid powder clogging in the pipeline. In addition, it should be easy to disassemble and clean when the pipe is clogged by powder.

반도체 공정에 사용하는 스크러버는 1400℃ 에서 열분해를 하고, 고온의 열을 식히기 위해 물을 분사하여 폐수를 발생가 되고 있다. 소각로 등은 다이옥신 제거에 필요한 온도를 약 1400℃로 높이기 위해 많은 에너지를 사용하고, 배출가스 온도를 낯추기 위해 물을 사용하여, 방출되는 온도를 냉각하였으므로, 많은 에너지 낭비가 되었다. 실험에서 약 80리터의 약 1400℃ 가스가 챔버를 통과하면서 온도가 냉각되는 상황을 볼수 있다. 약 1400℃의 가스는 중심부의 배관을 통과하여 하부에서 약 600℃로 내려가고, 다시 상부로 이동하면서 약 150℃로 내려갔다. 상부에서 다시 하부로 내려오면서 온도는 약 45℃로 냉각 되었다. 챔버의 치수가 크거나, 배관의 길이가 길면 효율은 매우 좋으며, 온도를 약 30℃ 이하까지 더 낮추는 것이 가능하다.The scrubber used in the semiconductor process is thermally decomposed at 1400°C, and wastewater is generated by spraying water to cool the high-temperature heat. Incinerators use a lot of energy to raise the temperature required for dioxin removal to about 1400° C., and use water to lower the exhaust gas temperature, and cool the emitted temperature, so a lot of energy was wasted. In the experiment, it can be seen that the temperature is cooled as about 80 liters of about 1400°C gas passes through the chamber. The gas at about 1400°C went down to about 600°C from the lower part through the pipe in the center, and then moved to the upper part again and went down to about 150°C. As it descended from the upper part to the lower part, the temperature was cooled to about 45 °C. If the size of the chamber is large or the length of the pipe is long, the efficiency is very good, and it is possible to further lower the temperature to about 30°C or less.

기존에 없는 새로운 열교환기는 소각기, 반도체, 석유화학 등에서 필요한 열교환기를 만족하였다. The new heat exchanger that did not exist in the past satisfies the heat exchanger required for incinerators, semiconductors, petrochemicals, etc.

폐수는 폐수처리장에서 정수처리를 하거나 외부의 폐기물처리업체에 위탁처리를 해야 하므로 매우 많은 비용이 발생된다. 또한, 폐수를 정수처리 하거나 폐기물처리업체에 위탁처리를 하여도, 그렇게 처리된 물은 공장에서 냉각수 등으로 재사용할 수가 없기 때문에 불가피하게 그대로 하천이나 강으로 방류하게 된다.Wastewater needs to be purified at a wastewater treatment plant or outsourced to an external waste treatment company, which incurs a lot of cost. In addition, even if wastewater is treated as purified water or treated by a waste treatment company, the treated water cannot be reused as cooling water in factories, so it is inevitably discharged into rivers or rivers as it is.

예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같은 한국 특허 제10-0877726호에 개시된 프라즈마를 이용한 유해가스연소장치에서는, 유해가스가 유입되는 나선형의 유입관과 에노드전극체와의 거리가 조절되는 캐소드전극체와 1차 수처리부를 포함하는 메인유닛과, 상기 메인유닛과 연결되고 내부에 물이 저장되는 저수탱크(400)와, 상기 저수탱크와 연결되고 2차 수처리부와 유해가스 내의 수분을 제거하는 수분제거부와 유해가스를 중화시키는 중화부를 포함하는 보조유닛을 포함한다. 이러한 종래의 장치에서는 공정이 완료된 고온의 가스를 냉각하기 위하여 하부의 저수탱크를 이용하므로, 고온의 가스가 물과 직접 접촉하여 열교환을 하게 되어 다량의 폐수가 발생하는 문제가 있었다.For example, in the noxious gas combustion apparatus using plasma disclosed in Korean Patent No. 10-0877726 as shown in FIG. 5, the distance between the spiral inlet pipe through which the noxious gas is introduced and the anode electrode body is controlled. A main unit including an electrode body and a primary water treatment unit, a water storage tank 400 connected to the main unit and storing water therein, and a secondary water treatment unit connected to the water storage tank to remove moisture in the harmful gas It includes an auxiliary unit including a water removal unit and a neutralizing unit for neutralizing harmful gases. In such a conventional apparatus, since a lower water storage tank is used to cool the high-temperature gas after the process has been completed, the high-temperature gas is in direct contact with water to exchange heat, thereby generating a large amount of wastewater.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 원통형 하우징의 내부의 중앙에 하나의 대직경 파이프가 배치되고 둘레에 복수의 소직경 파이프가 배치되며, 중심부의 대직경 파이프를 통하여 고온의 가스를 위에서 아래로 흐르게 하고, 복수의 소직경 파이프의 일부를 통하여 다시 아래에서 위로 흐르게 하고, 복수의 소직경 파이프의 나머지를 통하여 다시 위에서 아래로 흐르게 하면서, 원통형 하우징의 내부에서 대직경 파이프와 복수의 소직경 파이프의 둘레에 냉각수를 유통시켜서 고온의 가스를 냉각수와 복수 회 간접 열교환시키는 방법 및 이를 이용하는 열교환기를 제공하는 것이다. 그러나, 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The present invention is to solve the above problems, and an object of the present invention is to arrange a single large-diameter pipe in the center of the inside of a cylindrical housing and a plurality of small-diameter pipes around it, and a large-diameter pipe in the center. the large diameter inside the cylindrical housing, flowing hot gas from top to bottom through To provide a method for indirectly heat-exchanging a high-temperature gas with cooling water multiple times by circulating cooling water around a pipe and a plurality of small-diameter pipes, and a heat exchanger using the same. However, these problems are exemplary, and the scope of the present invention is not limited thereto.

이와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 공정처리 후 방출되는 고온의 가스를 간접 냉각하는 열교환기로서, 중앙에 수직 방향으로 배치되는 대직경 파이프; 상기 대직경 파이프의 외부 둘레에서 상기 대직경 파이프와 소정의 간격이 띄워진 상태로 방사상으로 배치되는 복수의 제1 소직경 파이프; 상기 대직경 파이프의 외부 둘레에서 상기 대직경 파이프와 소정의 간격이 띄워진 상태로 방사상으로 배치되는 복수의 제2 소직경 파이프; 상기 복수의 제1 소직경 파이프 및 상기 복수의 제2 소직경 파이프와 소정의 간격이 띄워진 상태로 상기 복수의 제1 소직경 파이프 및 상기 복수의 제2 소직경 파이프를 둘러싸며, 상단 외주면에는 냉각수 유입구가 형성되며 하단 외주면에는 냉각수 유출구가 형성되는 하우징; 상기 하우징의 상단부에 장착되며 중앙에 형성된 개구부가 상기 대직경 파이프의 유입구에 맞물리며, 상기 복수의 제1 소직경 파이프의 상단부 및 상기 복수의 제2 소직경 파이프의 상단부와 소정의 간격이 띄워진 상태로 배치되는 상부 커버; 상기 하우징의 하단부에 장착되며 둘레에 형성된 복수의 개구부가 상기 복수의 제2 소직경 파이프의 배출구에 맞물리며, 상기 대직경 파이프의 하단부 및 상기 복수의 제1 소직경 파이프의 하단부와 소정의 간격이 띄워진 상태로 배치되는 하부 커버; 상기 복수의 제1 소직경 파이프의 상단 가장자리 및 상기 복수의 제2 소직경 파이프의 상단 가장자리와 상기 하우징의 내주면 사이를 밀폐하는 상부 구획 플레이트; 및 상기 대직경 파이프의 하단 가장자리 및 상기 복수의 제1 소직경 파이프의 하단 가장자리와 상기 하우징의 내주면 사이를 밀폐하는 하부 구획 플레이트를 포함하는 열교환기가 제공된다.According to one embodiment of the present invention for achieving the above object, there is provided a heat exchanger for indirectly cooling a high-temperature gas discharged after processing, comprising: a large-diameter pipe arranged in a vertical direction in the center; a plurality of first small-diameter pipes arranged in a state of being spaced apart from the large-diameter pipe by a predetermined distance on the outer periphery of the large-diameter pipe; a plurality of second small-diameter pipes arranged radially with a predetermined distance from the large-diameter pipe on the outer periphery of the large-diameter pipe; The plurality of first small-diameter pipes and the plurality of second small-diameter pipes are spaced apart from each other by a predetermined distance and surround the plurality of first small-diameter pipes and the plurality of second small-diameter pipes, and on the upper outer peripheral surface a housing in which a cooling water inlet is formed and a cooling water outlet is formed on a lower outer circumferential surface; It is mounted on the upper end of the housing and an opening formed in the center is engaged with the inlet of the large-diameter pipe, and a predetermined distance is spaced apart from the upper ends of the plurality of first small-diameter pipes and the upper ends of the plurality of second small-diameter pipes. an upper cover disposed as; A plurality of openings mounted on the lower end of the housing and formed on the periphery are engaged with the outlets of the plurality of second small-diameter pipes, and the lower ends of the large-diameter pipes and the lower ends of the plurality of first small-diameter pipes are spaced apart by a predetermined distance The lower cover is disposed in a true state; an upper partition plate sealing between upper edges of the plurality of first small-diameter pipes and upper edges of the plurality of second small-diameter pipes and an inner circumferential surface of the housing; and a lower partition plate sealing between the lower edge of the large-diameter pipe and the lower edge of the plurality of first small-diameter pipes and the inner circumferential surface of the housing.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 복수의 제1 파이프의 갯수와 상기 복수의 제2 파이프의 갯수는 동일하며, 상기 하우징내에서 상기 복수의 제1 파이프는 상기 하우징의 일측에 배치되고 상기 복수의 제2 파이프는 상기 하우징의 타측에 배치되는 열교환기가 제공될 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the number of the plurality of first pipes and the number of the plurality of second pipes are the same, and the plurality of first pipes are disposed on one side of the housing in the housing, The plurality of second pipes may be provided with a heat exchanger disposed on the other side of the housing.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 복수의 제1 파이프의 갯수와 상기 복수의 제2 파이프의 갯수는 동일하며, 상기 하우징내에서 상기 복수의 제1 파이프와 상기 복수의 제2 파이프는 교대로 배치되는 열교환기가 제공될 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the number of the plurality of first pipes and the number of the plurality of second pipes are the same, and the plurality of first pipes and the plurality of second pipes in the housing are Alternately arranged heat exchangers may be provided.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 대직경 파이프의 길이, 상기 복수의 제1 소직경 파이프의 길이 및 상기 복수의 제2 소직경 파이프의 길이는 냉각되어질 고온의 가스의 열량 및 파우더 생성물의 양에 따라 조절될 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the length of the large-diameter pipe, the length of the plurality of first small-diameter pipes, and the length of the plurality of second small-diameter pipes are the amount of heat of the high-temperature gas to be cooled and the powder product. can be adjusted according to the amount of

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 대직경 파이프의 직경, 상기 복수의 제1 소직경 파이프의 직경 및 상기 복수의 제2 소직경 파이프의 직경은 냉각되어질 고온의 가스의 열량 및 파우더 생성물의 양에 따라 조절될 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the diameter of the large-diameter pipe, the diameters of the plurality of first small-diameter pipes, and the diameters of the plurality of second small-diameter pipes are the amount of heat of the high-temperature gas to be cooled and the powder product. can be adjusted according to the amount of

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 복수의 제2 소직경 파이프는 상기 하우징내에 배치되는 상측 제2 소직경 파이프와 상기 하부 커버내에 배치되는 하측 제2 소직경 파이프로 이루어질 수 있다.Also, according to an embodiment of the present invention, the plurality of second small-diameter pipes may include an upper second small-diameter pipe disposed in the housing and a lower second small-diameter pipe disposed in the lower cover.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 하우징의 상단부와 상기 상부 커버의 결합 및 상기 하우징의 하단부와 상기 하부 커버의 결합은 클램핑 수단에 의해 이루어질 수 있다.Further, according to an embodiment of the present invention, the coupling between the upper end of the housing and the upper cover and the lower end of the housing and the lower cover may be coupled by a clamping means.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 상부 커버 및 상기 하우징의 상단부는 각각 플랜지를 포함하며, 이 플랜지들이 서로 클램핑 수단에 의해 결될 수 있다.Further, according to an embodiment of the present invention, the upper cover and the upper end of the housing each include a flange, the flanges may be coupled to each other by a clamping means.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 하부 커버 및 상기 하우징의 하단부는 각각 플랜지를 포함하며, 이 플랜지들이 서로 클램핑 수단에 의해 결합될 수 있다.Further, according to an embodiment of the present invention, the lower cover and the lower end of the housing each include a flange, the flanges may be coupled to each other by a clamping means.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 상부 커버의 플랜지의 하부면 및 상기 하부 커버의 플랜지의 상부면에는 각각 환형상의 오목홈이 형성되며, 이 오목홈들에 오링(O-ring)들이 장착될 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, annular concave grooves are respectively formed on the lower surface of the flange of the upper cover and the upper surface of the flange of the lower cover, and O-rings are formed in the concave grooves. can be mounted

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 상부 커버의 내부 및 상기 하부 커버의 내부에는 하나 이상의 냉각수 순환로가 형성될 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, one or more coolant circulation paths may be formed inside the upper cover and inside the lower cover.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 물을 이용하여 가스를 냉각하는 장치로, 높은 온도의 가스는 중심부의 파이프를 통해 위에서 아래로 흐르고, 아래에서는 중심부 주변관의 약 50%를 통하여 위로 올라가고, 주변관의 나머지 약 50%를 통해 다시 위에서 아래로 내려가면서 주위에 물과 간접 열교환되며, 중심부의 파이프 및 주변관 주위 이중관에는 냉각수가 흐르고, 이러한 열교환에 의해 온도가 하강된 가스는 가스 토출구를 통하여 배출되며 온도가 상승된 냉각수는 냉각수 배출구를 통하여 배출된다.On the other hand, according to another embodiment of the present invention, as a device for cooling gas using water, the high-temperature gas flows from top to bottom through the central pipe, and from the bottom rises through about 50% of the central peripheral pipe, and , through the remaining about 50% of the peripheral pipe, indirect heat exchange with water is exchanged with the surrounding water from top to bottom again, and cooling water flows through the central pipe and the double pipe around the peripheral pipe. The cooling water whose temperature has risen is discharged through the cooling water outlet.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 원통형 하우징의 내부의 중앙에 하나의 대직경 파이프가 배치되고, 상기 대직경 파이프의 둘레에 복수의 소직경 파이프가 배치되며, 상기 원통형 하우징의 상부에서 상기 대직경 파이프의 상단부가 결합되는 부위 이외의 부위는 상부 커버에 의해 밀폐되고, 상기 원통형 하우징의 하부에서 상기 복수의 소직경 파이프의 일부의 하단부들이 결합되는 부위 이외의 부위는 하부 커버에 의해 밀폐되며, 상기 원통형 하우징의 내부에서 상기 대직경 파이프와 상기 복수의 소직경 파이프의 둘레에 냉각수를 유통시켜서 고온의 가스를 간접 냉각하는 열교환 방법으로서, 고온의 가스를 중앙의 대직경 파이프에서 위에서 아래로 흐르게 하면서 상기 대직경 파이프의 둘레를 흐르는 냉각수와 1차로 간접 열교환시키는 단계; 상기 단계에서 냉각된 고온의 가스를 상기 대직경 파이프의 둘레에 배치된 복수의 제1 소직경 파이프에서 아래에서 위로 흐르게 하면서 상기 복수의 제1 소직경 파이프의 둘레를 흐르는 냉각수와 2차로 간접 열교환시키는 단계; 및 상기 단계에서 냉각된 고온의 가스를 상기 대직경 파이프의 둘레에 배치된 복수의 제2 소직경 파이프에서 위에서 아래로 흐르게 하면서 상기 복수의 제2 소직경 파이프의 둘레를 흐르는 냉각수와 3차로 간접 열교환시키는 단계를 포함하는 열교환 방법이 제공된다.According to another embodiment of the present invention, one large-diameter pipe is disposed in the center of the inside of the cylindrical housing, and a plurality of small-diameter pipes are disposed around the large-diameter pipe, and the large-diameter pipe is disposed at an upper portion of the cylindrical housing. A portion other than the portion to which the upper end of the pipe is coupled is sealed by the upper cover, and a portion in the lower portion of the cylindrical housing other than the portion to which the lower ends of the plurality of small-diameter pipes are coupled is closed by the lower cover, and the A heat exchange method for indirectly cooling a high-temperature gas by circulating cooling water around the large-diameter pipe and the plurality of small-diameter pipes in a cylindrical housing, wherein the high-temperature gas flows from top to bottom in the large-diameter pipe in the center. Primary indirect heat exchange with the coolant flowing around the large diameter pipe; Secondary indirect heat exchange with cooling water flowing around the plurality of first small-diameter pipes while flowing the high-temperature gas cooled in the above step from bottom to top in the plurality of first small-diameter pipes disposed around the large-diameter pipes step; and thirdly indirect heat exchange with cooling water flowing around the plurality of second small-diameter pipes while allowing the high-temperature gas cooled in the above step to flow from top to bottom in the plurality of second small-diameter pipes disposed around the large-diameter pipes. There is provided a heat exchange method comprising the step of:

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 복수의 제1 파이프의 갯수와 상기 복수의 제2 파이프의 갯수는 동일하며, 상기 하우징내에서 상기 복수의 제1 파이프는 상기 하우징의 일측에 배치되고 상기 복수의 제2 파이프는 상기 하우징의 타측에 배치될 수 있다.Further, according to another embodiment of the present invention, the number of the plurality of first pipes and the number of the plurality of second pipes are the same, and the plurality of first pipes are disposed on one side of the housing in the housing, The plurality of second pipes may be disposed on the other side of the housing.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 복수의 제1 파이프의 갯수와 상기 복수의 제2 파이프의 갯수는 동일하며, 상기 하우징내에서 상기 복수의 제1 파이프와 상기 복수의 제2 파이프는 교대로 배치될 수 있다.Further, according to another embodiment of the present invention, the number of the plurality of first pipes and the number of the plurality of second pipes are the same, and the plurality of first pipes and the plurality of second pipes in the housing are may be alternately placed.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 대직경 파이프의 길이, 상기 복수의 제1 소직경 파이프의 길이 및 상기 복수의 제2 소직경 파이프의 길이는 냉각되어질 고온의 가스의 열량 및 파우더 생성물의 양에 따라 조절될 수 있다.Further, according to another embodiment of the present invention, the length of the large-diameter pipe, the length of the plurality of first small-diameter pipes, and the length of the plurality of second small-diameter pipes are the amount of heat of the high-temperature gas to be cooled and the powder product. can be adjusted according to the amount of

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 원통형 하우징의 상기 상부 커버 및 하부 커버를 각각 냉각수에 의해 냉각시키는 단계를 더 포함할 수 있다.Also, according to another embodiment of the present invention, the method may further include cooling the upper cover and the lower cover of the cylindrical housing with cooling water, respectively.

본 발명에서 제시한 콘덴싱 열교환기를 적용하면, 기존 운영시 발생되는 폐수 사용량을 획기적으로 줄일수 있으므로 공장들의 공업용수 부족을 줄일 수 있을 것이다. 고온의 가스를 냉각수에 의해 복수 회의 간접 열교환으로 냉각시킴으로써, 폐수 발생 없이 고온의 가스를 냉각하여 온도를 제어하고 열교환된 냉각수를 재사용하는 것은 매우 중요한 일이다. 또한, 폐수 사용량이 적어 환경부담금 지출도 줄어들 것이다. 또한, 배관의 부식을 방지 하므로 유지비 절감에 많은 도움이 될것이다. 또한, 파우더 및 부산물 청소가 용이하여, 대기중으로 흩어지는 분진을 줄일수 있다. 물론 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.If the condensing heat exchanger proposed in the present invention is applied, the amount of wastewater generated during the existing operation can be drastically reduced, thereby reducing the shortage of industrial water in factories. It is very important to control the temperature by cooling the high-temperature gas through indirect heat exchange multiple times with cooling water without generating wastewater to control the temperature and reuse the heat-exchanged cooling water. In addition, as the amount of wastewater used is small, the environmental burden will be reduced. In addition, it will help a lot in reducing maintenance costs as it prevents the corrosion of the pipe. In addition, it is easy to clean the powder and by-products, so it is possible to reduce the dust scattered in the air. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 종래기술에 따른 원통형 열교환기를 나타내는 개략도이다.
도 2는 종래기술에 따른 판형 열교환기를 나타내는 개략도이다.
도 3은 종래기술에 따른 2중관 열교환기를 나타내는 개략도이다.
도 4는 종래기술의 열교환기 장치에서의 열교환 챔버의 개략 단면도이다.
도 5는 종래기술의 열교환기 장치에서 가스 배출구의 하부에 냉각수 리저버 탱크가 배치된 상태의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기에서의 가스의 흐름을 나타내는 개략 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 열교환 챔버에서의 가스의 흐름과 냉각수의 흐름을 나타내는 개략 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환 방법에서의 각 단계를 나타내는 흐름도이다.
도 9a는 종래의 열교환기의 열교환 챔버의 가스 배출구에서의 시간 경과에 따른 배출가스온도를 나타내는 그래프이다.
도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 열교환 챔버의 가스 배출구에서의 시간 경과에 따른 배출가스온도를 나타내는 그래프이다.
도 10a는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 상부 사시도이다.
도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 상부 커버를 조립하기 전의 상태도이다.
도 10c는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 하부 커버가 분리된 상태의 도면이다.
도 10d는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 하부 커버를 조립한 상태의 도면이다.
도 11a는 본 발명의 일 실시예에 따른 교환기의 하부 커버를 분리한 상태의 도면이다.
도 11b는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 하부 커버의 도면이다.
도 11c는 도 11b의 "A"부분의 확대 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 상부 커버의 단면도이다.
도 13은 플라즈마 토치가 종래 기술에 따른 열교환기에 장착된 상태의 사시도이다.
도 14는 플라즈마 토치가 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기와 결합상태를 나타내는 개략 단면도이다.
1 is a schematic view showing a cylindrical heat exchanger according to the prior art.
2 is a schematic view showing a plate heat exchanger according to the prior art.
3 is a schematic view showing a double tube heat exchanger according to the prior art.
4 is a schematic cross-sectional view of a heat exchange chamber in a prior art heat exchanger device;
5 is a schematic view of a state in which a coolant reservoir tank is disposed at a lower portion of a gas outlet in a heat exchanger device of the prior art.
6 is a schematic cross-sectional view illustrating a flow of gas in a heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
7 is a schematic cross-sectional view illustrating a flow of gas and a flow of cooling water in a heat exchange chamber of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating each step in a heat exchange method according to another embodiment of the present invention.
9A is a graph showing the exhaust gas temperature over time at the gas outlet of the heat exchange chamber of the conventional heat exchanger.
9B is a graph showing the exhaust gas temperature over time at the gas outlet of the heat exchange chamber of the heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
10A is a top perspective view of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
10B is a state diagram before assembling the upper cover of the heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
10C is a view illustrating a state in which a lower cover of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention is separated.
10D is a view of an assembled state of the lower cover of the heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
11A is a view of a state in which the lower cover of the exchanger is removed according to an embodiment of the present invention.
11B is a view of a lower cover of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
11C is an enlarged cross-sectional view of portion “A” of FIG. 11B .
12 is a cross-sectional view of an upper cover of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
13 is a perspective view of a plasma torch mounted on a heat exchanger according to the prior art;
14 is a schematic cross-sectional view illustrating a state in which a plasma torch is coupled to a heat exchanger according to an embodiment of the present invention.

상술한 본 발명의 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 실시예를 통하여 보다 분명해질 것이다. The objects, features and advantages of the present invention described above will become more apparent through the following examples in conjunction with the accompanying drawings.

이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.The specific structural or functional descriptions below are only exemplified for the purpose of describing embodiments according to the concept of the present invention, and the embodiments according to the concept of the present invention may be implemented in various forms and described in the present specification or application. It should not be construed as being limited to the examples.

본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the embodiment according to the concept of the present invention may have various changes and may have various forms, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the present specification or application. However, this is not intended to limit the embodiments according to the concept of the present invention to a specific disclosed form, and should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소는 제1 구성 요소로도 명명될 수 있다. Terms such as first and/or second may be used to describe various elements, but the elements are not limited to the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components, for example, without departing from the scope of rights according to the concept of the present invention, a first component may be named as a second component, and similar The second component may also be referred to as the first component.

어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어 있다"거나 "접속되어 있다"고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어 있다"거나 또는 "직접 접속되어 있다"고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "∼사이에"와 "바로 ∼사이에" 또는 "∼에 인접하는"과 "∼에 직접 인접하는" 등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.When it is said that a certain element is "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in between. will have to be understood On the other hand, when it is mentioned that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that no other element is present in the middle. Other expressions for describing the relationship between elements, that is, expressions such as “between” and “immediately between” or “adjacent to” and “directly adjacent to”, should be interpreted similarly.

본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used herein are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. As used herein, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that the described feature, number, step, action, component, part, or combination thereof is present, and includes one or more other features or numbers, It should be understood that the existence or addition of steps, operations, components, parts or combinations thereof is not precluded in advance.

다르게 정의되지 않는 한, 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless defined otherwise, all terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present specification. does not

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by describing preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in each figure indicate like elements.

일반적으로, 반도체 공정은 웨이퍼를 가공하여 칩을 제조하는 과정에서, 웨이퍼에 박막을 증착 및 식각을 반복 하면서 사용하는 가스인 실란(Silane), 아르신(Arsine) 및 염화 붕소, 회로를 이루는 텅스텐, 구리, 알루미늄과, NF3,CF4 등 부식성 가스 및 이물질 프로세스 챔버와 진공펌프에서 질소와 혼합되고, 이 과정에서 수많은 부산물과 분진 파우더가 생성된다.In general, in the semiconductor process, in the process of manufacturing a chip by processing a wafer, silane, arsine, and boron chloride, which are gases used while depositing and etching a thin film on the wafer repeatedly, tungsten forming a circuit, Copper, aluminum, NF3, CF4, and other corrosive gases and foreign substances are mixed with nitrogen in the process chamber and vacuum pump, and in this process, numerous by-products and dust powder are generated.

여기서, 부산물과 분진 파우더를 총칭하여 폐가스라고 칭한다. 폐가스는 메인장비에서 공정진행 후 진공펌프를 지나 스크러버로 유입된다. 진공펌프를 통과한 가스의 온도는 약 25℃ 정도이며 스크러버에서는 약 1400℃ 까지 가열하기 위해 많은 양의 전기에너지가 필요하다.Here, the by-product and the dust powder are collectively referred to as waste gas. The waste gas flows into the scrubber through the vacuum pump after the process is carried out in the main equipment. The temperature of the gas passing through the vacuum pump is about 25°C, and a large amount of electrical energy is required to heat it up to about 1400°C in the scrubber.

본 발명의 일 실시에 따르면, 복수 회의 열교환 방식을 이용하여 에너지 효율을 높일 수 있는 냉각용 열교환기를 사용하여, 대기로 방출되는 열을 흡수하여 냉각하였다. 반도체, LED, 태양광, 등에 사용하는 스크러버는 높은 온도를 냉각하기 위해 물을 스프레이하므로 물 소비량이 매우 많으며, 이로 인해 공장의 설비투자를 보류시키는 원인이 된다. 예를 들면 반도체 공장 1곳에서 사용하는 일일 폐수량은 15,000톤을 넘는다.According to one embodiment of the present invention, a heat exchanger for cooling that can increase energy efficiency by using a heat exchange method multiple times is used to absorb heat emitted to the atmosphere and cool it. Scrubbers used for semiconductors, LEDs, solar power, etc. spray water to cool high temperatures, so water consumption is very high, which causes plant investment to be put on hold. For example, one semiconductor plant uses more than 15,000 tons of wastewater per day.

에너지 절약을 위해서는 열효율이 높은 열교환기가 필수조건이 되었다. 기존에 스크러버의 처리방식은 폐기물 처리 후 높은 온도의 열을 내리기 위해 물을 사용하여 스프레이 분사하여 온도를 내렸다. 가스와 반응한 물은 산성도가 높고 분진이 많이 포함되어 재사용이 불가능한 폐수이다. 고온의 가스를 대기로 방출하면 사고의 위험이 있어 낯은 온도로 가스를 방출하고 물을 재사용하기 위해서는 새로운 방식의 열교환기가 필요하였다. 도 5에 도시된 바와 같은 종래의 열교환기는 흡입 토출 배관구경이 작고, 가스가 한번만 통과하므로 배관이 막혀서 사용할 수 없었다. 따라서, 열교환기는 배관의 지름이 크고, 분진이나 파우더가 막히지 않으면서, 열교환이 우수하고, 청소 등의 유지보수가 간편해야 한다.In order to save energy, a heat exchanger with high thermal efficiency has become an essential condition. In the existing scrubber treatment method, water was used to lower the temperature by spraying spray to lower the high temperature heat after waste treatment. Water reacted with gas is wastewater that cannot be reused because it has high acidity and contains a lot of dust. A new type of heat exchanger was needed to release the gas at an unfamiliar temperature and reuse the water because there is a risk of an accident if the high-temperature gas is released into the atmosphere. The conventional heat exchanger as shown in FIG. 5 has a small suction and discharge pipe diameter, and the gas passes only once, so the pipe is clogged and cannot be used. Accordingly, the heat exchanger has a large pipe diameter, is not clogged with dust or powder, has excellent heat exchange, and must be easy to maintain, such as cleaning.

이를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 열교환기(1) 구조가 상부에서 하부로 내려오고, 다시 상부로 올라가고, 상부에서 하부로 흐르며 냉각되어 고온의 열을 흡수한다. 효율을 높이기 위해서는 상하로 반복하여 고온의 가스가 이동하는 구조를 만들고 외벽은 원통형 하우징(40)이 있으며, 원통형 하우징(40)의 내부에는 중앙에 대직경 파이프(10)가 배치되고 대직경 파이프의 둘레에 복수의 소직경 파이프(20, 30)이 배치되어, 중앙의 대직경 파이프(10)를 통하여 고온의 가스(G)를 위에서 아래로 흐르게 하고, 복수의 소직경 파이프의 일부(20)를 통하여 다시 아래에서 위로 흐르게 하고, 복수의 소직경 파이프의 나머지(30)를 통하여 다시 위에서 아래로 흐르게 하면서, 원통형 하우징(40)의 내부에서 대직경 파이프(10)와 복수의 소직경 파이프(20, 30)의 둘레에 냉각수(W)를 유통시켜서 고온의 가스(G)를 냉각수(W)와 복수 회 간접 열교환시킨다. 이것은 단순히 높은 온도의 가스를 낯은 온도의 냉각수로 식히는 것이 아니고, 약 1400℃ 사이의 높은 온도의 가스(G)가 상하로 이동하며, 최대한 많은 열교환을 할 수 있는 간접 열교환방식의 열교환기이다.To solve this, in the heat exchanger according to an embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 6 and 7, the structure of the heat exchanger 1 descends from the top to the bottom, goes up again, and flows from the top to the bottom. It cools and absorbs high temperature heat. In order to increase efficiency, it is repeated up and down to create a structure in which high-temperature gas moves, and the outer wall has a cylindrical housing 40, and a large-diameter pipe 10 is disposed in the center of the cylindrical housing 40, and the A plurality of small-diameter pipes 20 and 30 are arranged on the periphery to flow the high-temperature gas G from top to bottom through the large-diameter pipe 10 in the center, and a portion 20 of the plurality of small-diameter pipes The large diameter pipe 10 and the plurality of small diameter pipes 20, inside the cylindrical housing 40, while flowing from bottom to top again through and from top to bottom again through the remainder 30 of the plurality of small diameter pipes, 30) by circulating the cooling water (W) around the high-temperature gas (G) is indirectly heat-exchanged with the cooling water (W) a plurality of times. This is an indirect heat exchange type heat exchanger that does not simply cool high temperature gas with cold water cooling water, but high temperature gas (G) between about 1400 ° C.

본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기는, 예를 들어, 공정처리 후 방출되는 고온의 가스(G)를 냉각수(W)에 의해 간접 냉각하는 열교환기(1)로서, 중앙에 수직 방향으로 배치되는 대직경 파이프(10); 대직경 파이프의 둘레에 배치되는 복수의 제1 소직경 파이프(20)와 복수의 제2 소직경 파이프(30); 대직경 파이프 및 복수의 제1, 2 소직경 파이프를 내부에 수납하는 형태로 둘러싸는 원통형 하우징(40); 원통형 하우징의 상부 및 하부를 밀폐하는 상부 커버(50)와 하부 커버(60); 상부 구획 플레이트(70)와 하부 구획 플레이트(80)를 포함한다.The heat exchanger according to an embodiment of the present invention is, for example, a heat exchanger 1 that indirectly cools a high-temperature gas (G) discharged after processing by a cooling water (W), which is disposed in a vertical direction in the center large diameter pipe (10); a plurality of first small-diameter pipes 20 and a plurality of second small-diameter pipes 30 arranged around the large-diameter pipe; a cylindrical housing 40 enclosing the large-diameter pipe and the plurality of first and second small-diameter pipes to be accommodated therein; an upper cover 50 and a lower cover 60 sealing the upper and lower portions of the cylindrical housing; It includes an upper partition plate 70 and a lower partition plate 80 .

상기 대직경 파이프(10)는 상기 원통형 하우징(40)의 중앙에서 수직으로 배치되며, 상기 대직경 파이프(10)의 상단부는 개구된 상태로 상기 원통형 하우징의 상부 커버(50)에 연결되어 상단부의 개구부를 통하여 소각로, 스크러버 등에서 발생되는 고온의 가스(G)가 유입되어 위에서 아래로 흐른다. 상기 대직경 파이프(10)의 하단부는 상기 원통형 하우징의 하부 커버(60)와 떨어진 상태로 개구되어 있다.The large-diameter pipe 10 is vertically disposed in the center of the cylindrical housing 40 , and the upper end of the large-diameter pipe 10 is open and connected to the upper cover 50 of the cylindrical housing, so that the upper end A high-temperature gas (G) generated from an incinerator, a scrubber, etc. flows through the opening and flows from top to bottom. The lower end of the large-diameter pipe 10 is opened while being separated from the lower cover 60 of the cylindrical housing.

상기 대직경 파이프(10)의 치수는, 예를 들어, 직경이 약 40 - 70mm이며, 길이가 약 400 - 600mm로 될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니고, 냉각되어질 고온 가스의 열량, 파우더 생성물의 양 등에 따라 다른 치수로 정해질 수 있다.The dimensions of the large-diameter pipe 10 are, for example, a diameter of about 40 - 70 mm and a length of about 400 - 600 mm, but is not limited thereto, and the amount of heat of the hot gas to be cooled, the amount of powder product It may be set to other dimensions depending on the like.

상기 복수의 제1 소직경 파이프(20)는 상기 대직경 파이프(10)의 외부 둘레에서 상기 대직경 파이프와 소정의 간격이 띄워진 상태로 방사상으로 배치될 수 있다. 도 10a 내지 도 11b에서는 상기 복수의 제1 소직경 파이프(20)의 갯수는 4개로 도시되었으나 이에 한정되는 것은 아니고, 4개 이하 또는 4개 이상으로 될 수도 있다. 상기 복수의 제1 소직경 파이프(20)의 상단부는 상기 원통형 하우징의 상부 커버(50)와 떨어진 상태로 개구되어 있으며, 하단부도 상기 원통형 하우징의 하부 커버(60)와 떨어진 상태로 개구되어 있다. 이러한 구성에 의해, 상기 대직경 파이프(10)의 하단 개구부를 통하여 배출된 고온의 가스(G)는 상기 복수의 제1 소직경 파이프(20)의 하단 개구부를 통하여 유입되어 아래에서 위로 흘러서 상단 개구부를 통하여 배출된다.The plurality of first small-diameter pipes 20 may be arranged radially in a state in which a predetermined distance is spaced apart from the large-diameter pipe on the outer periphery of the large-diameter pipe 10 . In FIGS. 10A to 11B , the number of the plurality of first small-diameter pipes 20 is 4, but is not limited thereto, and may be 4 or less or 4 or more. The upper ends of the plurality of first small-diameter pipes 20 are opened apart from the upper cover 50 of the cylindrical housing, and the lower ends of the plurality of first small-diameter pipes 20 are also opened apart from the lower cover 60 of the cylindrical housing. With this configuration, the high-temperature gas G discharged through the lower opening of the large-diameter pipe 10 flows in through the lower openings of the plurality of first small-diameter pipes 20 and flows from the bottom to the upper opening. is emitted through

상기 복수의 제1 소직경 파이프(20)의 치수는, 예를 들어, 직경이 약 20 - 40mm이며, 길이가 약 350 - 550mm로 될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니고, 냉각되어질 고온 가스의 열량, 파우더 생성물의 양 등에 따라 다른 치수로 정해질 수 있다The dimensions of the plurality of first small-diameter pipes 20 are, for example, a diameter of about 20-40 mm and a length of about 350-550 mm, but is not limited thereto, and the amount of heat of the hot gas to be cooled; It can be set to different dimensions according to the amount of powder product, etc.

상기 복수의 제2 소직경 파이프(30)는 상기 대직경 파이프(10)의 외부 둘레에서 상기 대직경 파이프와 소정의 간격이 띄워진 상태로 방사상으로 배치될 수 있다. 도 10a 내지 도 11b에서는 상기 복수의 제2 소직경 파이프(30)의 갯수는 4개로 도시되었으나 이에 한정되는 것은 아니고, 4개 이하 또는 4개 이상으로 될 수도 있다. 상기 복수의 제2 소직경 파이프(30)의 상단부는 상기 원통형 하우징의 상부 커버(50)와 떨어진 상태로 개구되어 있으며, 하단부의 개구부(32)가 상기 원통형 하우징의 하부 커버(60)에 연결되어, 고온의 가스(G)가 열교환기(1) 밖으로 배출될 수 있다. 이러한 구성에 의해, 상기 복수의 제2 소직경 파이프(30)의 상단 개구부를 통하여 배출된 고온의 가스(G)는 상기 복수의 제2 소직경 파이프(30)의 상단 개구부를 통하여 유입되어 위에서 아래로 흘러 하단 개구부를 통하여 열교환기(1) 밖으로 배출된다.The plurality of second small-diameter pipes 30 may be radially disposed with a predetermined distance from the large-diameter pipe 10 on the outer periphery of the large-diameter pipe 10 . Although the number of the plurality of second small-diameter pipes 30 is shown as 4 in FIGS. 10A to 11B , the number is not limited thereto, and may be 4 or less or 4 or more. The upper ends of the plurality of second small-diameter pipes 30 are opened apart from the upper cover 50 of the cylindrical housing, and the opening 32 of the lower end is connected to the lower cover 60 of the cylindrical housing, , the high-temperature gas (G) may be discharged out of the heat exchanger (1). With this configuration, the high-temperature gas G discharged through the upper openings of the plurality of second small-diameter pipes 30 is introduced through the upper openings of the plurality of second small-diameter pipes 30 and flows from top to bottom. It flows to and is discharged out of the heat exchanger (1) through the lower opening.

또한, 상기 복수의 제2 소직경 파이프(30)는 상기 하우징(40)내에 배치되는 상측 제2 소직경 파이프(30a)와 상기 하부 커버(60)내에 배치되는 하측 제2 소직경 파이프(30b)로 이루어져서 결합 및 분리가 가능하게 될 수 있다. 이러한 구성에 의해, 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이, 후술하는 하부 커버(60)를 상기 하우징(40)으로부터 분리할 때 하측 제2 소직경 파이프(30b)가 상측 제2 소직경 파이프(30a)로부터 분리될 수 있다. 이 경우에, 하부 커버(60)의 둘레부에 형성되어 있는 복수의 개구부(32)는 상기 하측 제2 소직경 파이프(30b)의 배출구에 맞물린다.In addition, the plurality of second small-diameter pipes 30 include an upper second small-diameter pipe 30a disposed in the housing 40 and a lower second small-diameter pipe 30b disposed in the lower cover 60 ). It may be made possible to combine and separate. With this configuration, as shown in FIGS. 11A and 11B , when the lower cover 60 to be described later is separated from the housing 40, the lower second small-diameter pipe 30b becomes the upper second small-diameter pipe ( 30a). In this case, the plurality of openings 32 formed in the periphery of the lower cover 60 engage the outlet of the lower second small-diameter pipe 30b.

상기 복수의 제2 소직경 파이프(30)의 치수는, 예를 들어, 직경이 약 20 - 40mm이며, 길이가 약 350 - 550mm로 될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니고, 냉각되어질 고온 가스의 열량, 파우더 생성물의 양 등에 따라 다른 치수로 정해질 수 있다.The dimensions of the plurality of second small-diameter pipes 30 are, for example, a diameter of about 20 - 40 mm and a length of about 350 - 550 mm, but is not limited thereto, and the amount of heat of the hot gas to be cooled; Other dimensions may be determined depending on the amount of powder product and the like.

본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기(1)에서의, 상기 대직경 파이프(10) 및 상기 복수의 제1, 2 파이프(20, 30)는 STS304 재질의 원통형 튜브를 이용하여 제작될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고 고내열성, 내부식성의 다른 금속 재질로 제작될 수도 있다.In the heat exchanger 1 according to an embodiment of the present invention, the large-diameter pipe 10 and the plurality of first and second pipes 20 and 30 may be manufactured using a cylindrical tube made of STS304 material. , but is not limited thereto, and may be made of other metal materials having high heat resistance and corrosion resistance.

본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기(1)에서, 상기 복수의 제1 파이프(20)의 갯수와 상기 복수의 제2 파이프(30)의 갯수는 동일하며, 상기 하우징내에서 상기 복수의 제1 파이프(20)는 상기 하우징(40)의 일측에 배치되고 상기 복수의 제2 파이프(30)는 상기 하우징(40)의 타측에 배치될 수 있다.In the heat exchanger 1 according to an embodiment of the present invention, the number of the plurality of first pipes 20 and the number of the plurality of second pipes 30 are the same, and in the housing, One pipe 20 may be disposed on one side of the housing 40 , and the plurality of second pipes 30 may be disposed on the other side of the housing 40 .

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기(1)에서, 상기 복수의 제1 파이프(20)의 갯수와 상기 복수의 제2 파이프(30)의 갯수는 동일하며, 상기 하우징내에서 상기 복수의 제1 파이프(20)와 상기 복수의 제2 파이프(30)는 교대로 배치될 수 있다.In addition, in the heat exchanger 1 according to an embodiment of the present invention, the number of the plurality of first pipes 20 and the number of the plurality of second pipes 30 are the same, and the plurality of The first pipe 20 and the plurality of second pipes 30 may be alternately disposed.

상기 원통형 하우징(40)은, 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 제1 소직경 파이프(20) 및 상기 복수의 제2 소직경 파이프(30)와 소정의 간격이 띄워진 상태로 상기 복수의 제1 소직경 파이프(20) 및 상기 복수의 제2 소직경 파이프(30)를 둘러싸며, 상단 외주면에는 냉각수 유입구(41)가 형성되며 하단 외주면에는 냉각수 유출구(42)가 형성될 수 있다. 상기 하우징(40)은 STS304 재질의 원통형 튜브를 이용하여 제작될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고 고내열성, 내부식성의 다른 금속 재질로 제작될 수도 있다.As shown in FIGS. 11A and 11B , the cylindrical housing 40 is spaced apart from the plurality of first small-diameter pipes 20 and the plurality of second small-diameter pipes 30 by a predetermined distance. to surround the plurality of first small-diameter pipes 20 and the plurality of second small-diameter pipes 30, a cooling water inlet 41 is formed on the upper outer circumferential surface, and a cooling water outlet 42 is formed on the lower outer circumferential surface. can The housing 40 may be manufactured using a cylindrical tube made of STS304, but is not limited thereto and may be manufactured of other metal materials having high heat resistance and corrosion resistance.

본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기(1)에서, 상기 복수의 제1 소직경 파이프(20)의 상단 가장자리 및 상기 복수의 제2 소직경 파이프(30)의 상단 가장자리와 상기 하우징(40)의 내주면 사이는 상부 구획 플레이트(70)에 의해 밀폐되며; 상기 대직경 파이프(10)의 하단 가장자리 및 상기 복수의 제1 소직경 파이프(20)의 하단 가장자리와 상기 하우징(40)의 내주면 사이는 하부 구획 플레이트(80)에 의해 밀폐될 수 있다. 이러한 구성에 의해, 상기 대직경 파이프(10), 상기 복수의 제1 소직경 파이프(20) 및 상기 복수의 제2 소직경 파이프(30)의 둘레부에는 상기 원통형 하우징(40)의 내주면, 상기 상부 구획 플레이트(70) 및 상기 하부 구획 플레이트(80)에 의해 냉각수 순환로가 형성된다. 이에 따라, 상기 원통형 하우징(40)의 상단 외주면에 형성된 냉각수 유입구(41)를 통하여 유입된 냉각수(W)는 상기 원통형 하우징(40) 내에서 상기 대직경 파이프(10), 상기 복수의 제1 소직경 파이프(20) 및 상기 복수의 제2 소직경 파이프(30)의 둘레부를 순환하면서 대직경 파이프(10) → 복수의 제1 소직경 파이프(20) → 복수의 제2 소직경 파이프(30)의 내부를 통하여 흐르는 고온의 가스(G)와 간접 열교환하여 고온의 가스를 냉각시킨 다음에, 상기 원통형 하우징(400의 하단 외주면에 형성된 냉각수 유출구(42)를 통하여 배출된다. 이와 같이, 고온의 가스와의 열교환이 완료되어 배출되는 냉각수는 고온의 가스와 직접 접촉하지 않았기 때문에 오염되지 않은 상태이므로, 난방용으로 재사용되거나, 냉각탑이나 냉동기 등과 같은 적절한 수단에 의해 소정의 온도로 냉각되어 공장내에서 재사용할 수 있다. 따라서, 본 발명을 이용하면, 소각로, 스크러버 등에서 발생하는 고온의 가스를 냉가수로 냉각시킬 때 폐수가 발생하지 않게 되어 공장의 공업용수의 부족을 줄일 수 있을 뿐아니라, 환경부담금의 지출도 줄일 수 있다.In the heat exchanger (1) according to an embodiment of the present invention, the upper edge of the plurality of first small-diameter pipes (20) and the upper edge of the plurality of second small-diameter pipes (30) and the housing (40) between the inner circumferential surfaces is sealed by the upper partition plate 70; A lower partition plate 80 may seal between the lower edge of the large-diameter pipe 10 and the lower edge of the plurality of first small-diameter pipes 20 and the inner circumferential surface of the housing 40 . With this configuration, the inner peripheral surface of the cylindrical housing 40, the peripheral portion of the large-diameter pipe 10, the plurality of first small-diameter pipes 20, and the plurality of second small-diameter pipes 30, the A cooling water circulation path is formed by the upper partition plate 70 and the lower partition plate 80 . Accordingly, the cooling water (W) introduced through the cooling water inlet (41) formed on the upper outer peripheral surface of the cylindrical housing (40) is the large diameter pipe (10), the plurality of first small in the cylindrical housing (40). While circulating around the diameter pipe 20 and the plurality of second small-diameter pipes 30 , the large-diameter pipe 10 → the plurality of first small-diameter pipes 20 → the plurality of second small-diameter pipes 30 . The high-temperature gas is cooled by indirect heat exchange with the high-temperature gas G flowing through the inside of the Since the cooling water discharged after heat exchange with the product is not in direct contact with the high-temperature gas, it is not contaminated, so it can be reused for heating or cooled to a predetermined temperature by an appropriate means such as a cooling tower or a refrigerator and reused in the factory. Therefore, if the present invention is used, wastewater is not generated when the high-temperature gas generated from incinerators, scrubbers, etc. is cooled with cold water, thereby reducing the shortage of industrial water in factories, as well as spending of environmental charges. can also be reduced.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기(1)에서는, 상기 원통형 하우징(40) 내부에서 상기 복수의 제1 소직경 파이프(20)의 상단부 및 상기 복수의 제2 소직경 파이프(30)의 상단부와 소정의 간격이 띄워진 상태로 배치되어 소정의 공간부가 형성되는데, 이 공간부의 상측 개구부에 상부 커버(50)가 배치된다. 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 상기 상부 커버(50)는 중앙에 개구부가 형성되며 중앙 개구부가 상기 대직경 파이프(10)의 유입구에 맞물리며, 상기 상부 커버(50)의 가장자리가 상기 하우징(40)의 상단부에 결합된다. 이러한 구성에 의해, 상기 복수의 제1 소직경 파이프(20)의 상단 개구부를 통하여 배출되는 고온의 가스가 상기 복수의 제2 소직경 파이프(30)의 상단 개구부를 통하여 유입될 수 있다.In addition, in the heat exchanger 1 according to an embodiment of the present invention, the upper ends of the plurality of first small-diameter pipes 20 and the plurality of second small-diameter pipes 30 inside the cylindrical housing 40 . A predetermined space is formed by being spaced apart from the upper end of the space by a predetermined distance, and the upper cover 50 is disposed in the upper opening of the space. As shown in FIGS. 10A and 10B , the upper cover 50 has an opening formed in the center, and the central opening is engaged with the inlet of the large-diameter pipe 10, and the edge of the upper cover 50 is the housing. (40) is coupled to the upper end. With this configuration, the high-temperature gas discharged through the upper openings of the plurality of first small-diameter pipes 20 may be introduced through the upper openings of the plurality of second small-diameter pipes 30 .

상기 상부 커버(50) 및 상기 하우징(40)의 상단부는 각각 플랜지를 포함할 수 있으며, 이 플랜지들이 서로 클램핑 수단(도시하지 않음)에 의해 결합될 수 있다. 여기서, 상기 플랜지들은, 외측에서 내측으로 갈 수록 플랜지의 두께가 증가하는 사다리꼴 단면형상으로 이루어지고, 클램핑 수단의 클램핑면들의 형상이 상기 플랜지의 사다리꼴 단면에 대응하는 오목한 사다리꼴 단면 형상으로 이루어질 수 있다. 이러한 구성에 의해, 상기 상부 커버(50)의 플랜지와 상기 하우징(40)의 상단부의 플랜지를 맞닿게 배치한 상태에서 플랜지들을 클램핑 수단에 의해 결합시키면, 플랜지들이 서로 축방향으로 접근하는 방향으로 이동하여 플랜지들이 밀접하게 결합될 수 있다. 이 경우에, 상기 상부 커버(50)의 플랜지의 하부면에는 환형상의 오목홈이 형성되며, 이 오목홈에 O링이 장착될 수 있다.The upper cover 50 and the upper end of the housing 40 may each include a flange, and the flanges may be coupled to each other by a clamping means (not shown). Here, the flanges may have a trapezoidal cross-sectional shape in which the thickness of the flange increases from the outside to the inside, and the shape of the clamping surfaces of the clamping means may have a concave trapezoidal cross-sectional shape corresponding to the trapezoidal cross-section of the flange. According to this configuration, when the flanges of the upper cover 50 and the flanges of the upper end of the housing 40 are placed in contact with each other and the flanges are coupled by a clamping means, the flanges move in an axial direction approaching each other. Thus, the flanges can be closely coupled. In this case, an annular concave groove is formed on the lower surface of the flange of the upper cover 50, and an O-ring may be mounted in the concave groove.

또한, 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기(1)의 상부 커버(50)에는 냉각수(W)가 순환되는 내부홈들(53, 54)을 만들고 유입구(51) 및 유출구(52)를 통하여 냉각수를 유동시킬 수 있다. 이 경우에 냉각수 순환 내부홈들(53, 54)은 서로 연통되도록 구성할 수 있다. 이러한 구성에 의해, 상부 커버(50)의 온도상승을 방지하고, 상부 커버(50)의 상부면에 배치되는 오링의 변형을 방지할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 12 , in the upper cover 50 of the heat exchanger 1 according to an embodiment of the present invention, internal grooves 53 and 54 through which the cooling water W is circulated are made, and the inlet 51 is formed. ) and the outlet 52 may flow the cooling water. In this case, the coolant circulation inner grooves 53 and 54 may be configured to communicate with each other. With this configuration, it is possible to prevent the temperature rise of the upper cover 50 and prevent deformation of the O-ring disposed on the upper surface of the upper cover 50 .

본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기(1)에서는, 상기 원통형 하우징(40) 내부에서 상기 대직경 파이프(10)의 하단부 및 상기 복수의 제1 소직경 파이프(20)의 하단부와 소정의 간격이 띄워진 상태로 배치되어 소정의 공간부가 형성되는데, 이 공간부의 하측 개구부에 하부 커버(60)가 배치된다. 도 10c, 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이, 상기 하부 커버(60)는 둘레부에 복수의 개구부(32)가 형성되며 복수의 개구부(32)가 상기 복수의 제2 소직경 파이프(30)의 배출구에 맞물리며, 상기 하부 커버(60)의 가장자리가 상기 하우징(40)의 하단부에 결합된다. 이러한 구성에 의해, 상기 대직경 파이프(10)의 하단 개구부를 통하여 배출되는 고온의 가스가 상기 상기 복수의 제1 소직경 파이프(20)의 하단 개구부를 통하여 유입될 수 있다.In the heat exchanger 1 according to an embodiment of the present invention, a predetermined distance from the lower end of the large-diameter pipe 10 and the lower end of the plurality of first small-diameter pipes 20 in the cylindrical housing 40 . It is arranged in this floating state to form a predetermined space, and the lower cover 60 is disposed in the lower opening of the space. As shown in FIGS. 10C, 11A and 11B, the lower cover 60 has a plurality of openings 32 formed at a periphery thereof, and the plurality of openings 32 are the plurality of second small-diameter pipes 30 . ), and the edge of the lower cover 60 is coupled to the lower end of the housing 40 . With this configuration, the high-temperature gas discharged through the lower end opening of the large-diameter pipe 10 may be introduced through the lower end opening of the plurality of first small-diameter pipes 20 .

상기 하부 커버(60) 및 상기 하우징(40)의 하단부는 각각 플랜지를 포함할 수 있으며, 이 플랜지들이 서로 클램핑 수단(도시하지 않음)에 의해 결합될 수 있다. 여기서, 상기 플랜지들은, 외측에서 내측으로 갈 수록 플랜지의 두께가 증가하는 사다리꼴 단면형상으로 이루어지고, 클램핑 수단의 클램핑면들의 형상이 상기 플랜지의 사다리꼴 단면에 대응하는 오목한 사다리꼴 단면 형상으로 이루어질 수 있다. 이러한 구성에 의해, 상기 하부 커버(50)의 플랜지와 상기 하우징(40)의 하단부의 플랜지를 맞닿게 배치한 상태에서 플랜지들을 클램핑 수단에 의해 결합시키면, 플랜지들이 서로 축방향으로 접근하는 방향으로 이동하여 플랜지들이 밀접하게 결합될 수 있다. 이 경우에, 도 11b 및 도 11c에 도시된 바와 같이, 상기 하부 커버(60)의 플랜지(63)의 상부면에는 환형상의 오목홈(65)이 형성되며, 이 오목홈에 O링이 장착될 수 있다.The lower end portions of the lower cover 60 and the housing 40 may each include a flange, and the flanges may be coupled to each other by a clamping means (not shown). Here, the flanges may have a trapezoidal cross-sectional shape in which the thickness of the flange increases from the outside to the inside, and the shape of the clamping surfaces of the clamping means may have a concave trapezoidal cross-sectional shape corresponding to the trapezoidal cross-section of the flange. With this configuration, when the flanges of the lower cover 50 and the flanges of the lower end of the housing 40 are placed in contact with each other and the flanges are coupled by a clamping means, the flanges move in an axial direction approaching each other. Thus, the flanges can be closely coupled. In this case, as shown in FIGS. 11B and 11C , an annular concave groove 65 is formed on the upper surface of the flange 63 of the lower cover 60, and the O-ring is mounted in the concave groove. can

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기(1)의 하부 커버(60)에는 냉각수(W)가 순환되는 내부홈들(도시하지 않음)을 만들고 유입구(61) 및 유출구(62)를 통하여 냉각수를 유동시킬 수 있다. 이 경우에 냉각수 순환 내부홈들은 서로 연통되도록 구성할 수 있다. 이러한 구성에 의해, 하부 커버(60)의 온도상승을 방지할 수 있다.In addition, in the lower cover 60 of the heat exchanger 1 according to an embodiment of the present invention, internal grooves (not shown) through which the cooling water W is circulated are made and through the inlet 61 and the outlet 62 . Coolant can flow. In this case, the internal coolant circulation grooves may be configured to communicate with each other. With this configuration, the temperature rise of the lower cover 60 can be prevented.

이어서, 도 10a 내지 도 10d를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 간접 열교환기(1)의 작동에 대하여 설명한다.Next, an operation of the indirect heat exchanger 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10A to 10D .

본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기(1)는, 예를 들어, 중앙에 배치되는 대직경 파이프(10)를 통하여 위에서 아래로 흐르는 고온의 가스가, 8개의 소직경 파이프 중에서 하우징(40)의 내부의 일측에 배치되는 4개의 제1 소직경 파이프(20)를 통하여 다시 아래에서 위로 흐르며, 하우징(40)의 내부의 타측에 배치되는 나머지 4개의 제2 소직경 파이프(30)를 통하여 고온의 가스가 다시 위에서 아래로 흐른 다음에 배출구를 통하여 외부로 배출되는 구조이다. 하우징(40)의 내부의 상부에서 8개의 소직경 파이프들(20, 30)이 서로 연통되며 같은 공간에 모여 있다. 열교환기(1)의 후단에는 대형 블로어(도시하지 않음)가 연결되어 있어서, 고온의 가스(G)는 하단부가 개방되어 있는 4개의 제2 소직경 파이프(30)의 개구부(32)를 통하여 열교환기(1) 외부로 배출된다.Heat exchanger 1 according to an embodiment of the present invention, for example, a high-temperature gas flowing from top to bottom through a large-diameter pipe 10 disposed in the center, the housing 40 among eight small-diameter pipes It flows from bottom to top again through the four first small-diameter pipes 20 disposed on one side of the inside of the housing 40, and the other four second small-diameter pipes 30 disposed on the other side of the housing 40 provide It is a structure in which the gas of the gas flows from top to bottom again and then is discharged to the outside through the outlet. Eight small-diameter pipes 20 and 30 communicate with each other at the upper portion of the inside of the housing 40 and are gathered in the same space. A large blower (not shown) is connected to the rear end of the heat exchanger 1 , so that the high-temperature gas G is heat-exchanged through the openings 32 of the four second small-diameter pipes 30 whose lower ends are open. Air (1) is discharged to the outside.

도 10a에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 소각로, 스크러버 등에서 발생한 약 1400℃ 이상의 고온 가스가 중앙에 배치된 대직경 파이프(10)의 유입구로 도입된다. 가스는 위에서 아래로 흐르며, 대직경 파이프(10)와 복수의 소직경 파이프들(20, 30) 사이를 흐르는 차가운 물(냉각수)(W)을 통해 냉각된다. 도 10b는 도 10a에서의 상부 커버(50)를 조립하기 전의 상태를 나타낸다. 도 10c는 본 발명의 열교환기(1)의 하부 커버(60)가 분리된 상태를 나타낸다. 도 10c에서 중앙의 대직경 파이프(10)와 주위의 4개의 제1 소직경 파이프(20)는 하부 커버(60)로부터 떨어진 상태에서 하부 구획 플레이트(80)에 밀봉되게 용접되어 있다.As shown in FIG. 10A , for example, a hot gas of about 1400° C. or higher generated from an incinerator, a scrubber, etc. is introduced into the inlet of the large-diameter pipe 10 disposed at the center. The gas flows from top to bottom and is cooled through cold water (cooling water) W flowing between the large-diameter pipe 10 and the plurality of small-diameter pipes 20 and 30 . FIG. 10B shows a state before assembling the upper cover 50 in FIG. 10A . 10c shows a state in which the lower cover 60 of the heat exchanger 1 of the present invention is separated. In FIG. 10C , the central large-diameter pipe 10 and the surrounding four first small-diameter pipes 20 are hermetically welded to the lower partition plate 80 in a state away from the lower cover 60 .

고온의 가스(G)는 중앙의 대직경 파이프(10)에서 도 10b에서의 우측의 4개의 제1 소직경 파이프(30)를 통하여 다시 위로 올라간다. 도 11b에서 중앙의 대직경 파이프(10)를 제외한 8개의 소직경 파이프(20, 30)는 모두 고온의 가스가 통과하게 연결되어 있다. 모든 파이프(10, 20, 30)의 외부에는 냉각수(W)가 흐르며 냉각수가 고온의 가스(G)로부터 열을 흡수한다.The hot gas G rises up again from the central large-diameter pipe 10 through the first four small-diameter pipes 30 on the right side in FIG. 10B . In FIG. 11B , except for the central large-diameter pipe 10 , the eight small-diameter pipes 20 and 30 are all connected to allow the high-temperature gas to pass therethrough. Cooling water (W) flows to the outside of all the pipes (10, 20, 30), and the cooling water absorbs heat from the high-temperature gas (G).

도 10c에 도시된 바와 같이, 중앙의 대직경 파이프(10)와 4개의 제1 소직경 파이프(20)는 서로 연통되어 가스가 흐를 수 있게 되어 있다.As shown in FIG. 10C , the central large-diameter pipe 10 and the four first small-diameter pipes 20 communicate with each other so that gas can flow.

도 10d는 하우징(40)의 하단에 하부 커버(60)를 조립한 상태를 나타낸다. 하부 커버(60)는 나사에 의해 고정될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 하부 커버(60)는 내측에 오링을 배치하여 하우징(60)과의 기밀을 유지한다.10D shows a state in which the lower cover 60 is assembled to the lower end of the housing 40 . The lower cover 60 may be fixed by screws, but is not limited thereto. The lower cover 60 maintains airtightness with the housing 60 by arranging an O-ring on the inside.

본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기(1)는 열교환 효율이 우수하나, 파우더 등 분진에 배관이 막힐 수 있으므로, 배관흡입구의 압력이 낮아질 경우에, 상부 커버(50) 및 하부 커버(60)를 하우징(40)으로부터 분해하여 열교환기(1)의 내부를 청소를 해야 한다.The heat exchanger 1 according to an embodiment of the present invention has excellent heat exchange efficiency, but since the pipe may be clogged by dust such as powder, when the pressure of the pipe inlet is lowered, the upper cover 50 and the lower cover 60 must be disassembled from the housing 40 to clean the inside of the heat exchanger 1 .

도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기 장치는 파우더 분진을 청소하기 위해 상부와 하부의 커버를 개방할 수 있도록 착탈식으로 제작할 수 있으며, 클램프식으로 고정할 수 있다. 또한, 상부 커버(50) 및 하부 커버(60)에 오링홈을 만들고 오링을 삽입할 수 있다.11A and 11B, the heat exchanger device according to an embodiment of the present invention can be manufactured in a detachable manner so that the upper and lower covers can be opened to clean the powder dust, and can be fixed with a clamp type. can In addition, an O-ring groove may be made in the upper cover 50 and the lower cover 60 and the O-ring may be inserted.

이어서, 도 14를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환 방법을 설명한다.Next, a heat exchange method according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 14 .

본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환 방법에서의 열교환은 다음과 같이 수행된다.Heat exchange in the heat exchange method according to another embodiment of the present invention is performed as follows.

원통형 하우징(40)의 내부의 중앙에 하나의 대직경 파이프(10)가 배치되고, 상기 대직경 파이프(10)의 둘레에 복수의 소직경 파이프(20, 30)가 배치되며, 상기 원통형 하우징(40)의 상부에서 상기 대직경 파이프의 상단부가 결합되는 부위 이외의 부위는 상부 커버(50)에 의해 밀폐되고, 상기 원통형 하우징(40)의 하부에서 상기 복수의 소직경 파이프의 일부(30)의 하단부들이 결합되는 부위 이외의 부위는 하부 커버(60)에 의해 밀폐되며, 상기 원통형 하우징의 내부에서 상기 대직경 파이프(10)와 상기 복수의 소직경 파이프(20, 30)의 둘레에 냉각수(W)를 유통시켜서 고온의 가스(G)를 간접 냉각하게 된다.One large-diameter pipe 10 is arranged in the center of the inside of the cylindrical housing 40, and a plurality of small-diameter pipes 20 and 30 are arranged around the large-diameter pipe 10, and the cylindrical housing ( In the upper part of 40), a portion other than the portion to which the upper end of the large-diameter pipe is coupled is sealed by the upper cover 50, and a portion 30 of the plurality of small-diameter pipes is closed in the lower part of the cylindrical housing 40. A portion other than the portion where the lower ends are coupled is sealed by the lower cover 60, and the cooling water (W) around the large-diameter pipe 10 and the plurality of small-diameter pipes 20 and 30 inside the cylindrical housing. ) to indirectly cool the high-temperature gas (G).

먼저, 소각로, 스크러버 등에서 발생한 고온의 가스(G)를 중앙의 대직경 파이프(10)의 유입구로 도입하여, 고온의 가스(G)를 대직경 파이프(10)에서 위에서 아래로 흐르게 하면서 상기 대직경 파이프의 둘레를 흐르는 냉각수(W)와 1차로 간접 열교환시킨다(S10).First, a high-temperature gas (G) generated from an incinerator, a scrubber, etc. is introduced into the inlet of the large-diameter pipe 10 in the center, and the large-diameter gas (G) flows from the top to the bottom in the large-diameter pipe 10 Primary indirect heat exchange with the coolant (W) flowing around the pipe (S10).

다음에, 상기 S10 단계에서 냉각된 고온의 가스(G)를 상기 대직경 파이프(10)의 둘레에 배치된 복수의 제1 소직경 파이프(20)에서 아래에서 위로 흐르게 하면서 상기 복수의 제1 소직경 파이프(20)의 둘레를 흐르는 냉각수(W)와 2차로 간접 열교환시킨다(S20).Next, while flowing the high-temperature gas (G) cooled in step S10 from bottom to top in the plurality of first small-diameter pipes 20 disposed around the large-diameter pipe 10, the plurality of first small Secondary indirect heat exchange with the coolant (W) flowing around the diameter pipe (20) (S20).

다음에, 상기 S20 단계에서 냉각된 고온의 가스(G)를 상기 대직경 파이프(10)의 둘레에 배치된 복수의 제2 소직경 파이프(30)에서 위에서 아래로 흐르게 하면서 상기 복수의 제2 소직경 파이프의 둘레를 흐르는 냉각수(W)와 3차로 간접 열교환시킨다.Next, while flowing the high-temperature gas (G) cooled in step S20 from top to bottom in the plurality of second small-diameter pipes 30 arranged around the large-diameter pipe 10, the plurality of second small Indirect heat exchange with the cooling water (W) flowing around the diameter pipe is tertiary.

이와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 고온의 가스를 냉각수와 직접 접촉시켜 열교환하는 것이 아니라, 고온의 가스(G)는 대직경 파이프(10) → 복수의 제1 소직경 파이프(20) → 복수의 제2 소직경 파이프(30)의 내부를 상하로 반복하여 유동하면서 파이프(10, 20, 30)의 외부를 흐르는 냉각수(W)와 간접 열교환하며, 고온의 가스가 대직경 파이프(10)에서 1차로 냉각되고, 제1 소직경 파이프(20)에 2차로 냉각되고, 제2 소직경 파이프(30)에서 3차로 냉각되는 것이다. As such, according to another embodiment of the present invention, rather than heat-exchanging the high-temperature gas by direct contact with the cooling water, the high-temperature gas (G) is a large-diameter pipe (10) → a plurality of first small-diameter pipes (20) → Indirectly heat-exchange with cooling water (W) flowing outside the pipes (10, 20, 30) while repeatedly flowing up and down inside the plurality of second small-diameter pipes (30), and high-temperature gas flows through the large-diameter pipes (10) ) in the primary cooling, secondary cooling in the first small-diameter pipe (20), and third cooling in the second small-diameter pipe (30).

따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환 방법에서는, 고온의 가스를 냉각수에 의해 복수 회의 간접 열교환으로 냉각시킴으로써, 폐수 발생 없이 고온의 가스를 냉각하여 온도를 제어하고 열교환된 냉각수를 재사용할 수 있게 된다.Therefore, in the heat exchange method according to another embodiment of the present invention, by cooling the high-temperature gas through indirect heat exchange a plurality of times with cooling water, the high-temperature gas is cooled without generating waste water to control the temperature and reuse the heat-exchanged cooling water. do.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환 방법에서는, 상기 복수의 제1 파이프(20)의 갯수와 상기 복수의 제2 파이프(30)의 갯수는 동일하며, 상기 하우징내에서 상기 복수의 제1 파이프(20)는 상기 하우징(40)의 일측에 배치되고 상기 복수의 제2 파이프(30)는 상기 하우징(40)의 타측에 배치될 수 있다. 또한, 상기 하우징내에서 상기 복수의 제1 파이프(20)와 상기 복수의 제2 파이프(30)는 교대로 배치될 수도 있다.In addition, in the heat exchange method according to another embodiment of the present invention, the number of the plurality of first pipes 20 and the number of the plurality of second pipes 30 are the same, and the plurality of first pipes 30 in the housing The pipe 20 may be disposed on one side of the housing 40 , and the plurality of second pipes 30 may be disposed on the other side of the housing 40 . In addition, the plurality of first pipes 20 and the plurality of second pipes 30 may be alternately disposed in the housing.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환 방법에서는, 상기 대직경 파이프(10)의 길이, 상기 복수의 제1 소직경 파이프(20)의 길이 및 상기 복수의 제2 소직경 파이프(30)의 길이는 냉각되어질 고온의 가스의 열량 및 파우더 생성물의 양에 따라 조절될 수 있다.In addition, in the heat exchange method according to another embodiment of the present invention, the length of the large-diameter pipe 10 , the length of the plurality of first small-diameter pipes 20 , and the plurality of second small-diameter pipes 30 . The length can be adjusted according to the amount of heat of the hot gas to be cooled and the amount of powder product.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환 방법에서는, 상기 원통형 하우징의 상기 상부 커버(50) 및 하부 커버(60)를 각각 냉각수에 의해 냉각시키는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the heat exchange method according to another embodiment of the present invention may further include cooling the upper cover 50 and the lower cover 60 of the cylindrical housing with cooling water, respectively.

<실험예><Experimental example>

이어서, 본 발명에 따른 열교환기와 종래 기술의 열교환기를 이용하여 실험한 결과를 설명한다. 이러한 실험한 결과, 동일조건에서 본 발명에 따른 열교환기를 이용할 경우 종래 기술의 열교환기를 이용하는 경우에 비하여 폐수 발생을 억제할 수 있었다.Next, the results of experiments using the heat exchanger according to the present invention and the heat exchanger of the prior art will be described. As a result of these experiments, when the heat exchanger according to the present invention was used under the same conditions, it was possible to suppress the generation of wastewater compared to the case where the heat exchanger of the prior art was used.

테스트를 위해, 플라즈마 스크러버를 이용하여, 유독가스 처리에 필요한 온도 약 1400℃에서 진공펌프에서 공급되는 가스를 포함하여 처리하였다.For the test, using a plasma scrubber, the gas supplied from the vacuum pump was treated at a temperature of about 1400° C. required for toxic gas treatment.

스크러버에서 NF3, CF4 가스 80L의 처리가 가능한 약 1400℃를 기준으로 실험을 실시하였기 때문에 NF3, CF4의 처리효율 만족할 수 있는 조건이다.Since the experiment was conducted based on about 1400℃ where 80L of NF3 and CF4 gas can be processed in the scrubber, it is a condition that can satisfy the processing efficiency of NF3 and CF4.

기존에 사용하는 종래의 일반적인 챔버는 플라즈마 스크러버 가동 전 약 25℃에서 동작 5초 후 약 100℃로 상승하고 30초 후에는 약 200℃까지 상승하였다.In the conventional conventional chamber, the temperature rises from about 25° C. before operation of the plasma scrubber to about 100° C. after 5 seconds of operation, and to about 200° C. after 30 seconds.

반면, 본 발명에 따라 새로 제작한 열교환기 챔버는 플라즈마 스크러버 가동 전 약 25℃에서 30분후에 약 45℃를 기록하였으며, 이후로 2시간후에도 약 45℃를 유지하였다. 물론, 챔버 하단부의 온도는 45℃이나 리저버 탱크(Reservoir Tank)의 내부 온도는 약 35℃를 유지한다. 기체가 내려오면서 내부 면적이 넓은 리저버 탱크에서는 교축 작용으로 온도가 감소하였다.On the other hand, the heat exchanger chamber newly fabricated according to the present invention recorded about 45° C. after 30 minutes at about 25° C. before operating the plasma scrubber, and maintained about 45° C. even after 2 hours thereafter. Of course, the temperature at the lower end of the chamber is 45°C, but the internal temperature of the reservoir tank is maintained at about 35°C. As the gas descended, the temperature decreased due to the throttling action in the reservoir tank with a large internal area.

아래 [표 1]은 열교환 챔버 하단의 가스 배출구에서의 온도 테스트 결과이다.[Table 1] below is the temperature test result at the gas outlet at the bottom of the heat exchange chamber.



항목


item
유입구
가스온도
(℃)
inlet
gas temperature
(℃)
외기유량질소
(LPM)
outside air flow nitrogen
(LPM)
사용전력
(kw)
power used
(kw)

경과시간

elapsed time
가동전before operation 5초5 seconds 30초30 seconds 30분30 minutes 60분60 minutes 종래의
열교환 챔버
conventional
heat exchange chamber

1,400℃

1,400℃

80

80

6.5

6.5

25℃

25℃

100℃

100℃

200℃

200℃

800℃

800℃

1000℃

1000℃
본 발명의 열교환 챔버heat exchange chamber of the present invention
1,400℃

1,400℃

80

80

6.5

6.5

25℃

25℃

25℃

25℃

25℃

25℃

45℃

45℃

45℃

45℃

상기 [표 1]에서 알 수 있는 바와 같이, 종래의 열교환 챔버에서는 열교환 챔버의 하단의 가스 배출구에서의 온도가 열교환 챔버의 가동 후 약 5초가 경과하면 약 100℃까지 상승하고, 30초 경과시 약 200℃, 30분 경과시 약 800℃, 60분 경과시 약 1000℃까지 상승되었다. 도 9a는 종래의 열교환 챔버의 가스 배출구에서의 가동 시간 경과에 따른 온도 변화를 나타내는 그래프이다. 열교환 챔버의 가스 배출구에서의 온도가 약 60℃ 이상이 되면 그대로 가스를 대기 중으로 배출할 수 없기 때문에 가스 배출구의 하단부에 냉각수가 수용되어 있는 리저버 탱크 등을 배치하여 열교환 챔버에서 배출되는 가스를 물에 접촉시켜 냉각을 하여 가스의 온도를 60℃ 이하로 낮추어서 대기로 배출하게 된다. 이과정에서 다량의 폐수가 발생하는 문제가 있다.As can be seen from [Table 1], in the conventional heat exchange chamber, the temperature at the gas outlet at the bottom of the heat exchange chamber rises to about 100° C. 200°C, about 800°C after 30 minutes, and increased to about 1000°C after 60 minutes. 9A is a graph illustrating a temperature change with the lapse of operating time at a gas outlet of a conventional heat exchange chamber. When the temperature at the gas outlet of the heat exchange chamber is about 60°C or higher, the gas cannot be discharged to the atmosphere as it is. The temperature of the gas is lowered to 60°C or lower by cooling by contacting it and discharged to the atmosphere. There is a problem in that a large amount of wastewater is generated in this process.

이에 비하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기(1)의 열교환 챔버의 가스 배출구에서의 온도는 열교환 챔버의 가동 후 약 5초 경과시 약 25℃, 30초 경과시 약 25℃, 30분 경과시 약 45℃, 60분 경과시 약 45℃를 유지하였다. 도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 콘덴싱 열교환기의 열교환 챔버의 가스 배출구에서의 가동 시간 경과에 따른 온도 변화를 나타내는 그래프이다. 표 1 및 도 9b로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 콘덴싱 열교환기내에서 고온의 가스가 상하로 교번하여 흐르면서 냉각수와 간접 열교환을 하여 열교환 챔버의 가스 배출구에서의 온도가 약 45℃를 유지하므로, 그대로 대기 중으로 방출할 수 있는 상태인 것으로 조사되었다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 열교환 챔버의 가스와 냉각수가 간접 열교환을 하므로, 열교환이 완료된 냉각수는 다시 재활용될 수 있어서 폐수의 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.In contrast, the temperature at the gas outlet of the heat exchange chamber of the heat exchanger 1 according to an embodiment of the present invention is about 25° C. when about 5 seconds have elapsed after the operation of the heat exchange chamber, and about 25° C. for 30 seconds after operation of the heat exchanger 1 The temperature was maintained at about 45° C. and at about 45° C. after 60 minutes. 9B is a graph illustrating a temperature change over an operating time at a gas outlet of a heat exchange chamber of a condensing heat exchanger according to an embodiment of the present invention. As can be seen from Table 1 and FIG. 9B, according to an embodiment of the present invention, high-temperature gas flows alternately up and down in the condensing heat exchanger and indirectly exchanges heat with cooling water so that the temperature at the gas outlet of the heat exchange chamber is about Since it is maintained at 45°C, it has been investigated that it is in a state that can be released into the atmosphere as it is. In particular, according to an embodiment of the present invention, since the gas in the heat exchange chamber and the cooling water perform indirect heat exchange, the cooling water after the heat exchange is completed can be recycled again, thereby preventing the generation of wastewater.

본 발명에 따른 열교환기 및 열교환 방법을 이용함으로써, 종래의 열교환 방식에서 발생되었던 폐수를 절감시켜 생산 공장에서 물부족 현상을 개선하며, 폐수 발생에 따른 환경 문제도 개선할 수 있다. 상황에 따라서는 고온의 가스의 냉각시에 냉각수가 고온의 온수가 되므로, 이러한 온수를 난방용으로 사용할 경우, 보일러의 가동을 줄일 수 있어서 탄소배출을 줄일 수 있다.By using the heat exchanger and heat exchange method according to the present invention, it is possible to reduce the waste water generated in the conventional heat exchange method, thereby improving the water shortage in the production plant, and also improving the environmental problems caused by the generation of waste water. Depending on the situation, since the cooling water becomes hot water when the hot gas is cooled, when such hot water is used for heating, the operation of the boiler can be reduced and carbon emission can be reduced.

본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기 장치를 종래의 열교환기 장치와 비교하면, 아래와 같은 유리한 점이 있다.When the heat exchanger device according to an embodiment of the present invention is compared with the conventional heat exchanger device, there are advantages as follows.

(1) 반응부의 통과구간의 3배 정도 차이가 있다.(1) There is a difference of about 3 times the passage section of the reaction section.

(2) 냉각 효과 또한 3배의 효과가 있다.(2) The cooling effect is also three times more effective.

(3) 고온의 가스(화염)이 직접 물탱크로 내려오지 않고 냉각된 가스가 내려오므로 탱크와 배관 후단에 물 스프레이를 사용하지 않는다.(3) Do not use water spray on the tank or the rear end of the pipe, as the hot gas (flame) does not directly go down to the water tank, but the cooled gas goes down.

(4) 종래의 열교환기에 비해 폐수 발생이 없고, 건조한 파우더를 포집하여 청소하기 쉽다.(4) Compared to the conventional heat exchanger, there is no wastewater generation, and it is easy to collect and clean dry powder.

(5) 열교환기에서 고온의 가스가 접촉하는 부위가 수분 또는 습기에 노출되지 않으므로, 부식 발생이 없어 제품의 수명이 길다.(5) In the heat exchanger, the part that is in contact with high-temperature gas is not exposed to moisture or moisture, so there is no corrosion and the product has a long lifespan.

(6) 냉각수 사용이 많이 증가하지만, 사용된 냉각수는 회수하여 다시 사용할 수 있는 물이므로, 냉각수가 과다하게 소비되는 문제가 없다.(6) Although the use of cooling water increases significantly, there is no problem of excessive consumption of cooling water because the used cooling water can be recovered and reused.

본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기 장치에서, 냉각수의 공급온도는 18℃로 인입되며 토출온도는 30℃ 이다. 다만, 냉각수의 유량 및 압력에 따라 온도는 차이가 발생할 수 있다.In the heat exchanger device according to an embodiment of the present invention, the supply temperature of the cooling water is 18 ℃, and the discharge temperature is 30 ℃. However, the temperature may differ depending on the flow rate and pressure of the cooling water.

도 13에 도시된 바와 같은 종래의 열교환기의 챔버 하단에는 리저버 탱크(Reservoir Tank)가 위치하므로, 기존 챔버를 사용할 경우 과열로 인한 손상을 방지하기 위해 물을 스프레이 하여야만 한다. 따라서 폐수가 발생 한다. 열교환 챔버는 챔버 내부에서 냉각이 이루어지므로 별도로 스프레이하지 않아도 온도 제어가 가능하다. Since a reservoir tank is located at the lower end of the chamber of the conventional heat exchanger as shown in FIG. 13, when using the existing chamber, water must be sprayed to prevent damage due to overheating. Therefore, wastewater is generated. Since the heat exchange chamber is cooled inside the chamber, temperature control is possible without separate spraying.

종래기술의 플라즈마 토치는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기(1)와 결합되어 사용될 수 있다. 도 14는 플라즈마 토치(300)가 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기(1)와 결합상태를 나타내는 개략 단면도이다. 도 14에서 상부는 종래기술의 플라즈마 토치(300)를 나타내고, 도 14에서 하부는 도 6에 도시된 바와 같은 본 발명의 열교환기의 개략 단면을 나타낸다.A plasma torch of the prior art may be used in combination with the heat exchanger 1 according to an embodiment of the present invention. 14 is a schematic cross-sectional view showing the plasma torch 300 is coupled to the heat exchanger 1 according to an embodiment of the present invention. In FIG. 14, the upper part shows the plasma torch 300 of the prior art, and the lower part in FIG. 14 shows a schematic cross-section of the heat exchanger of the present invention as shown in FIG.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, which is only exemplary, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. will be. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

1: 열교환기 10: 대직경 파이프
20: 복수의 제1 소직경 파이프 30: 복수의 제2 소직경 파이프
30a: 상측 제2 소직경 파이프 30b: 하측 제2 소직경 파이프
32: 제2 소직경 파이프의 개구부 40: 원통형 하우징
41, 51, 61: 냉각수 유입구 42, 52, 62: 냉각수 유출구
42: 원통형 하우징의 냉각수 유출구 50: 상부 커버
60: 하부 커버 70: 상부 구획 플레이트
80: 하부 구획 플레이트 300: 플라즈마 토치
400: 리저버 탱크 G: 고온 가스
W: 냉각수
1: heat exchanger 10: large diameter pipe
20: a plurality of first small-diameter pipes 30: a plurality of second small-diameter pipes
30a: upper second small-diameter pipe 30b: lower second small-diameter pipe
32: opening of the second small-diameter pipe 40: cylindrical housing
41, 51, 61: coolant inlet 42, 52, 62: coolant outlet
42: coolant outlet of cylindrical housing 50: top cover
60: lower cover 70: upper compartment plate
80: lower compartment plate 300: plasma torch
400: reservoir tank G: hot gas
W: coolant

Claims (15)

공정처리 후 방출되는 고온 가스를 간접 냉각하는 열교환기에 있어서,
중앙에 수직 방향으로 배치되는 대직경 파이프(10);
상기 대직경 파이프(10)의 외부 둘레에서 상기 대직경 파이프와 소정의 간격이 띄워진 상태로 방사상으로 배치되는 복수의 제1 소직경 파이프(20);
상기 대직경 파이프(10)의 외부 둘레에서 상기 대직경 파이프와 소정의 간격이 띄워진 상태로 방사상으로 배치되는 복수의 제2 소직경 파이프(30);
상기 복수의 제1 소직경 파이프(20) 및 상기 복수의 제2 소직경 파이프(30)와 소정의 간격이 띄워진 상태로 상기 복수의 제1 소직경 파이프(20) 및 상기 복수의 제2 소직경 파이프(30)를 둘러싸며, 상단 외주면에는 냉각수 유입구(41)가 형성되며 하단 외주면에는 냉각수 유출구(42)가 형성되는 하우징(40);
상기 하우징(40)의 상단부에 장착되며 중앙에 형성된 개구부가 상기 대직경 파이프(10)의 유입구에 맞물리며, 상기 복수의 제1 소직경 파이프(20)의 상단부 및 상기 복수의 제2 소직경 파이프(30)의 상단부와 소정의 간격이 띄워진 상태로 배치되는 상부 커버(50);
상기 하우징(40)의 하단부에 장착되며 둘레에 형성된 복수의 개구부(32)가 상기 복수의 제2 소직경 파이프(30)의 배출구에 맞물리며, 상기 대직경 파이프(10)의 하단부 및 상기 복수의 제1 소직경 파이프(20)의 하단부와 소정의 간격이 띄워진 상태로 배치되는 하부 커버(60);
상기 복수의 제1 소직경 파이프(20)의 상단 가장자리 및 상기 복수의 제2 소직경 파이프(30)의 상단 가장자리와 상기 하우징(40)의 내주면 사이를 밀폐하는 상부 구획 플레이트(70); 및
상기 대직경 파이프(10)의 하단 가장자리 및 상기 복수의 제1 소직경 파이프(20)의 하단 가장자리와 상기 하우징(40)의 내주면 사이를 밀폐하는 하부 구획 플레이트(80)를 포함하며,
상기 복수의 제2 소직경 파이프(30)는 상기 하우징(40)내에 배치되는 상측 제2 소직경 파이프(30a)와 상기 하부 커버(60)내에 배치되는 하측 제2 소직경 파이프(30b)로 이루어지는 열교환기.
In the heat exchanger for indirect cooling the hot gas discharged after processing,
A large-diameter pipe 10 disposed in the vertical direction in the center;
a plurality of first small-diameter pipes 20 disposed radially in a state spaced apart from the large-diameter pipe by a predetermined distance on the outer periphery of the large-diameter pipe 10;
a plurality of second small-diameter pipes (30) radially arranged at a predetermined distance from the large-diameter pipe (30) on the outer periphery of the large-diameter pipe (10);
The plurality of first small-diameter pipes 20 and the plurality of second small-diameter pipes 20 and the plurality of second small-diameter pipes 20 are spaced apart from the plurality of first small-diameter pipes 20 and the plurality of second small-diameter pipes 30 by a predetermined distance. a housing 40 surrounding the diameter pipe 30 and having a cooling water inlet 41 formed on an upper outer circumferential surface and a cooling water outlet 42 formed on a lower outer circumferential surface;
It is mounted on the upper end of the housing 40 and an opening formed in the center engages the inlet of the large-diameter pipe 10, the upper end of the plurality of first small-diameter pipes 20 and the plurality of second small-diameter pipes ( 30) the upper cover and the upper cover 50 is disposed in a spaced state with a predetermined distance;
A plurality of openings 32 mounted on the lower end of the housing 40 and formed on the periphery are engaged with the outlets of the plurality of second small-diameter pipes 30, the lower end of the large-diameter pipe 10 and the plurality of first 1 A lower cover 60 disposed in a state spaced apart from the lower end of the small-diameter pipe 20 by a predetermined distance;
an upper partition plate (70) sealing the upper edges of the plurality of first small-diameter pipes (20) and the upper edges of the plurality of second small-diameter pipes (30) and the inner peripheral surface of the housing (40); and
a lower partition plate (80) sealing the lower edge of the large-diameter pipe (10) and the lower edge of the plurality of first small-diameter pipes (20) and the inner peripheral surface of the housing (40);
The plurality of second small-diameter pipes 30 includes an upper second small-diameter pipe 30a disposed in the housing 40 and a lower second small-diameter pipe 30b disposed in the lower cover 60 . heat exchanger.
제1항에 있어서,
상기 복수의 제1 소직경 파이프(20)의 갯수와 상기 복수의 제2 소직경 파이프(30)의 갯수는 동일하며,
상기 하우징내에서 상기 복수의 제1 소직경 파이프(20)는 상기 하우징(40)의 일측에 배치되고 상기 복수의 제2 소직경 파이프(30)는 상기 하우징(40)의 타측에 배치되는 열교환기.
According to claim 1,
The number of the plurality of first small-diameter pipes 20 and the number of the plurality of second small-diameter pipes 30 are the same,
In the housing, the plurality of first small-diameter pipes 20 are disposed on one side of the housing 40 , and the plurality of second small-diameter pipes 30 are disposed on the other side of the housing 40 . .
제1항에 있어서,
상기 복수의 제1 소직경 파이프(20)의 갯수와 상기 복수의 제2 소직경 파이프(30)의 갯수는 동일하며,
상기 하우징내에서 상기 복수의 제1 소직경 파이프(20)와 상기 복수의 제2 소직경 파이프(30)는 교대로 배치되는 열교환기.
According to claim 1,
The number of the plurality of first small-diameter pipes 20 and the number of the plurality of second small-diameter pipes 30 are the same,
A heat exchanger in which the plurality of first small-diameter pipes (20) and the plurality of second small-diameter pipes (30) are alternately arranged in the housing.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 대직경 파이프(10)의 길이, 상기 복수의 제1 소직경 파이프(20)의 길이 및 상기 복수의 제2 소직경 파이프(30)의 길이는 냉각되어질 고온 가스의 열량 및 파우더 생성물의 양에 따라 조절되는 열교환기.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The length of the large-diameter pipe 10, the lengths of the plurality of first small-diameter pipes 20, and the lengths of the plurality of second small-diameter pipes 30 depend on the amount of heat of the hot gas to be cooled and the amount of powder product. heat exchanger regulated accordingly.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 대직경 파이프(10)의 직경, 상기 복수의 제1 소직경 파이프(20)의 직경 및 상기 복수의 제2 소직경 파이프(30)의 직경은 냉각되어질 고온 가스의 열량 및 파우더 생성물의 양에 따라 조절되는 열교환기.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The diameter of the large-diameter pipe 10, the diameters of the plurality of first small-diameter pipes 20, and the diameters of the plurality of second small-diameter pipes 30 depend on the amount of heat of the hot gas to be cooled and the amount of powder product. heat exchanger regulated accordingly.
삭제delete 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하우징(40)의 상단부와 상기 상부 커버(50)의 결합 및 상기 하우징(40)의 하단부와 상기 하부 커버(60)의 결합은 클램핑 수단에 의해 이루어지는 열교환기.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
A heat exchanger in which the upper end of the housing 40 and the upper cover 50 are coupled and the lower end of the housing 40 and the lower cover 60 are coupled by a clamping means.
제7항에 있어서,
상기 상부 커버(50) 및 상기 하우징(40)의 상단부는 각각 플랜지를 포함하며, 이 플랜지들이 서로 클램핑 수단에 의해 결합되고;
상기 하부 커버(60) 및 상기 하우징(40)의 하단부는 각각 플랜지를 포함하며, 이 플랜지들이 서로 클램핑 수단에 의해 결합되는 열교환기.
8. The method of claim 7,
the upper end portions of the upper cover 50 and the housing 40 each include a flange, the flanges being coupled to each other by means of clamping means;
The lower cover (60) and the lower end of the housing (40) each include a flange, and the flanges are coupled to each other by a clamping means.
제8항에 있어서,
상기 상부 커버(50)의 플랜지의 하부면 및 상기 하부 커버(60)의 플랜지의 상부면에는 각각 환형상의 오목홈이 형성되며, 이 오목홈들에 O링들이 장착되는 열교환기.
9. The method of claim 8,
Annular concave grooves are respectively formed on the lower surface of the flange of the upper cover (50) and the upper surface of the flange of the lower cover (60), and O-rings are mounted in the concave grooves.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상부 커버(50)의 내부 및 상기 하부 커버(60)의 내부에는 하나 이상의 냉각수 순환로가 형성되는 열교환기.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
One or more cooling water circulation paths are formed inside the upper cover (50) and the lower cover (60).
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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