KR102367281B1 - 가스 승온 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 가스 승온 시스템은 승온될 대상가스가 유입되는 가스 유입관과 승온된 대상가스가 배출되는 가스 배출관을 갖는 연소실과, 상기 연소실 일측에 연결되어 공기를 공급하는 공기 공급관과, 상기 연소실 일측에 연결되어 연료를 공급하는 연료 공급부와, 상기 가스 유입관으로 유입되는 대상가스의 온도를 측정하는 온도 센서와, 상기 가스 유입관으로 유입되는 대상가스의 유량을 측정하는 유량계, 그리고 상기 온도 센서와 상기 유량계로부터 정보를 전달받아 상기 대상가스를 기설정된 목표 온도까지 승온시키기 위해 필요한 열량을 실시간으로 산출하고 상기 열량을 생성하기 위해 필요한 연료량을 산출하여 산출된 상기 연료량만큼 연료를 공급하도록 상기 연료 공급부를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

가스 승온 시스템{GAS HEATING SYSTEM}
본 발명은 가스를 승온시키는 가스 승온 시스템에 관한 것이다.
산업화가 급속하게 진전됨에 따라 석유나 석탄과 같은 각종 화석 연료의 사용량이 증가하게 되었다. 이로 인하여 화석 연료의 연소 과정에서 배출되는 각종 유해 가스가 심각한 대기 오염을 야기하고 있다. 대표적인 예로서 스모그(Smog) 현상이나 산성비 등을 들 수 있다.
대기 오염의 주범으로는 차량 및 선박의 엔진 또는 화력 발전소나 공장 등으로부터 배출되는 배기가스의 황산화물(SOx)이나 질소산화물(NOx)이 있다. 이 중에서 질소산화물을 저감시키기 위한 대표적인 설비로 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템이 있다. 선택적 촉매 환원 시스템은 촉매가 내부에 설치된 반응기에 배기가스와 환원제를 함께 통과시키면서 배기가스에 함유된 질소산화물과 환원제를 반응시켜 질소와 수증기로 환원 처리한다.
일반적으로 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위해 사용되는 촉매는 섭씨 250도 내지 섭씨 350도 범위 내의 활성 온도를 가질 수 있다. 여기서, 활성 온도는 촉매가 피독되지 않고 안정적으로 질소산화물을 환원시킬 수 있는 온도를 말한다. 촉매가 활성 온도 범위 밖에서 반응할 경우, 피독되면서 효율이 저하된다. 구체적으로, 섭씨 250도 미만의 상대적으로 낮은 온도를 갖는 배기 가스가 유입되면, 배기가스의 황산화물(SOx)과 환원제의 암모니아(NH4)가 반응하여 촉매 피독 물질이 생성된다. 촉매 피독 물질은 황산암모늄(Ammonium sulfate, (NH4)2SO4)과 아황산수소암모늄(Ammonium bisulfate, NH4HSO4) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이와 같은 촉매 피독 물질은 촉매에 흡착되어 촉매의 활성을 저하시키므로, 촉매의 효율을 높이고 유지 보수에 따른 손실을 최소화하기 위해서는 촉매은 온도를 활성 온도 범위 내로 유지하는 것이 요구된다.
또한, 엔진의 가동 초기에 배출되는 배기가스는 상대적으로 온도가 낮으므로, 가동 초기 촉매가 집중적으로 피독되거나 목표치까지 질소산화물을 저감시키지 못하는 현상이 집중되고 있다. 구체적으로, 선박용 주 추진용 디젤 엔진에서 배출되는 질소산화물을 저감시키는 촉매는 선박 정박 후 출할 시 엔진에서 배출된 배기가스의 온도가 낮아 촉매가 정상적으로 질소산화물을 저감시키지 못하고 대기 중으로 인체에 해로운 질소산화물을 배출하게 되므로 항구에서의 대기 오염을 줄이기 어렵다.
이에, 종래의 선택적 촉매 환원 시스템은 가동 초기 또는 본격적인 가동 전에 촉매를 미리 예열하고 있다. 그리고 촉매의 예열은 오일 버너 또는 전기 히터와 같은 별도로 마련된 가열 장치를 통해 수행하고 있다. 이러한 가열 장치는 촉매의 온도를 활성 온도 범위 내로 유지하거나 피독된 촉매를 재생하는데도 사용되고 있다.
또한, 선택적 촉매 환원 시스템은 질소산화물을 저감시키기 위한 환원제로 우레아(urea)를 분해하여 사용하는 경우가 대부분이다. 이때, 환원제의 분해 효율을 향상시키기 위해 별도의 가열 장치를 이용하여 환원제의 분해 반응 온도까지 열량을 공급하고 있다.
이와 같이, 선택적 촉매 환원 시스템에서는 가열 장치가 다방면에 사용되고 있다. 그리고 가열 장치가 공급하는 열량을 필요에 따라 조절하기 위해서 종래에는 가열 장치에서 승온된 배기가스의 온도를 측정한 후 이를 기초로 가열 장치를 제어하였다. 구체적으로, 배기가스의 온도를 측정하고, 측정된 배기가스의 온도가 목표 온도에서 벗어난 경우 가열 장치를 제어하여 배기가스의 온도를 목표 온도로 조정하고 있다.
그런데, 전술한 과정을 통해 배기가스의 온도를 목표 온도로 맞추기 위해서는 필연적으로 시간이 지연된다. 즉, 배기가스의 온도가 먼저 변화하고, 배기가스의 온도 변화를 감지한 후 이를 조절하는 과정을 거치므로, 배기가스의 온도가 목표 온도에서 벗어난 상태로 일정 시간이 경과될 수 밖에 없다.
따라서 종래에는 가열 장치가 승온시킨 배기가스의 온도를 실시간으로 정밀하게 제어할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 가열 장치를 거친 배기가스의 온도와 유량을 측정하게 되면, 온도 센서와 유량계가 상대적으로 고온의 환경에 노출되어 내구 수명이 저하되거나 고가의 장비를 사용해야하는 문제점도 있다.
본 발명의 실시예는 가스의 온도를 실시간으로 조절할 수 있는 가스 승온 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예는 내구 수명을 향상시킨 가스 승온 시스템을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 가스 승온 시스템은 승온될 대상가스가 유입되는 가스 유입관과 승온된 대상가스가 배출되는 가스 배출관을 갖는 연소실과, 상기 연소실 일측에 연결되어 공기를 공급하는 공기 공급관과, 상기 연소실 일측에 연결되어 연료를 공급하는 연료 공급부와, 상기 가스 유입관으로 유입되는 대상가스의 온도를 측정하는 온도 센서와, 상기 가스 유입관으로 유입되는 대상가스의 유량을 측정하는 유량계, 그리고 상기 온도 센서와 상기 유량계로부터 정보를 전달받아 상기 대상가스를 기설정된 목표 온도까지 승온시키기 위해 필요한 열량을 실시간으로 산출하고 상기 열량을 생성하기 위해 필요한 연료량을 산출하여 산출된 상기 연료량만큼 연료를 공급하도록 상기 연료 공급부를 제어하는 제어부를 포함한다.
상기한 가스 승온 시스템은 상기 연소실 일측에 설치된 점화 버너를 더 포함할 수 있다.
상기한 가스 승온 시스템은 상기 공기 공급관 내부에 설치된 선회류 발생부를 더 포함할 수 있다.
상기 온도 센서는 서모 커플(Thermocouple)일 수 있다.
상기 연소실은 상기 공기 공급관이 연결된 일측에 반대되는 타측 외면에서 상기 가스 유입관이 연결된 버너 외통과, 상기 버너 외통의 내면 및 상기 버너 외통의 일측 단부와 각각 이격되어 가스 이동 유로를 형성하도록 상기 버너 외통의 내부에 설치된 버너 내통을 포함할 수 있다. 그리고 상기 가스 배출관은 상기 버너 외통을 관통하여 상기 버너 내통의 타측 단부에 연결될 수 있다.
상기 공기 공급관은 공기 공급 내관과 상기 공기 공급 내관을 둘러싸는 공기 공급 외관을 포함할 수 있다. 그리고 상기한 가스 승온 시스템은 상기 공기 공급 내관을 통해 상기 연소실에 공기를 공급하는 메인 블로워와, 상기 공기 공급 외관을 통해 상기 연소실에 공기를 공급하는 보조 블로워를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 메인 블로워가 공급하는 공기로 상기 연료 공급부가 공급하는 연료를 연소시키기 부족하다고 판단되면, 상기 보조 블로워를 가동하여 상기 연소실에 공기를 추가 공급할 수 있다.
또한, 상기한 가스 승온 시스템은 상기 공기 공급 내관을 통해 상기 연소실에 공기를 공급하는 메인 블로워와, 상기 공기 공급 외관을 통해 상기 연소실에 공기를 공급하는 압축 공기 공급부를 더 포함할 수도 있다.
상기 제어부는 상기 메인 블로워가 공급하는 공기로 상기 연료 공급부가 공급하는 연료를 연소시키기 부족하다고 판단되면, 상기 압축 공기 공급부를 가동하여 상기 연소실에 공기를 추가 공급할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 가스 승온 시스템은 가스의 온도를 실시간으로 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 가스 승온 시스템은 내구 수명을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 가스 승온 시스템은 상대적으로 소용량의 블로워를 사용하여 상대적으로 대용적의 연소실에 공기를 공급할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 승온 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 승온 시스템을 나타낸 구성도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1 실시예에서 설명하고, 그 외의 제2 실시예에서는 제1 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 승온 시스템(101)을 설명한다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 승온 시스템(101)은 배기 유로에 연결되어 배기 유로를 통해 이동하는 배기가스를 승온시킨다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 승온 시스템(101)은 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템에 사용될 수 있다. 예를 들어, 선택적 촉매 환원 시스템에서, 가스 승온 시스템(101)은 촉매를 예열하고, 촉매의 온도를 활성 온도 범위 내로 유지하고, 피독된 촉매를 재생하고, 환원제를 분해하는 등 다양한 용도로 사용될 수 있다.
또한, 선택적 촉매 환원 시스템은 엔진으로부터 배출된 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)를 저감시킨다. 여기서, 엔진은 선박에 추진력을 공급하는 주동력원으로 사용되는 2행정 저속 디젤 엔진 또는 선박에서 발전용 또는 보조 동력원으로 사용되는 4행정 중속 디젤 엔진 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 엔진은 플랜트용 내연기관이거나 차량용 엔진일 수도 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에서, 가스 승온 시스템(101)이 승온시킬 배기가스는 엔진의 운전 상태에 따라 섭씨 250도 내지 섭씨 500도 범위 내의 온도를 가지며, 경우에 따라서는 섭씨 150도 이상 섭씨 250도 미만으로 낮아질 수도 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 승온 시스템(101)은 연소실(300), 공기 공급관(301), 연료 공급부(500), 온도 센서(760), 유량계(780), 및 제어부(700)를 포함한다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 승온 시스템(101)은 점화 버너(pilot burner, 400), 선회류 발생부(280), 메인 블로워(810), 및 보조 블로워(820)를 더 포함할 수 있다.
연소실(300)은 연료와 공기가 화합하여 연소되는 공간으로, 연소실(300) 내부에서 화염이 발생되면 연소실(300)을 통과하는 대상가스가 승온된다. 또한, 연소실(300)은 대상가스가 유입되는 가스 유입관(301) 및 승온된 대상가스가 배출되는 가스 배출관(309)을 갖는다. 대상가스는 엔진에서 배출된 배기가스일 수 있으며, 가스 유입관(301)과 가스 배출관(309)은 각각 배기가스가 이동하는 배기 유로와 연결될 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에서, 연소실(300)은 버너 외통(310)과 버너 내통(320)을 포함할 수 있다.
버너 외통(310)은 후술할 공기 공급관(200)이 연결된 일측에 반대되는 타측 외면에서 가스 유입관(301)과 연결될 수 있다.
버너 내통(320)은 버너 외통(310)의 내면 및 버너 외통(310)의 일측 단부와 각각 이격되어 가스 이동 유로(630)를 형성하도록 버너 외통(310)의 내부에 설치될 수 있다. 그리고 가스 배출관(309)은 버너 외통(310)을 관통하여 버너 내통(320)의 타측 단부에 연결될 수 있다.
따라서, 가스 유입관(301)으로 유입된 대상가스는 버너 외통(310)과 버너 내통(320) 사이의 공간, 즉 가스 이동 유로(630)를 따라 이동하다가 버너 외통(310)의 일측에서 이동 방향이 절환되어 버너 내통(320) 안쪽으로 이동하게 된다. 이와 같이, 대상가스의 이동 방향이 절환되는 공간을 가스 유동 공간(650)이라 한다.
버너 외통(310)의 일측에 연결된 후술할 연료 공급부(500)와 공기 공급관(200)이 각각 공급하는 연료와 공기는 버너 내통(320) 안쪽에서 대부분 연소된다. 즉, 대부분의 화염은 버너 내통(320) 안에서 발생된다.
따라서, 버너 내통(320) 안쪽으로 이동한 대상가스는 연소로 발생된 열에너지로 인해 온도가 상승되며, 가스 배출관(309)을 통해 연소실(300) 밖으로 배출된다.
또한, 연소실(300)은 다공판(350)을 더 포함할 수 있다. 다공판(300)은 원뿔대 형상의 몸체에 다수의 홀(359)이 뚫린 형상을 갖는다. 그리고 원뿔대 형상의 다공판(350) 중 직경이 상대적으로 작은 일측 단부는 버터 외통(310)의 일측과 연결되고, 원뿔대 형상의 다공판(350) 중 직경이 상대적으로 큰 타측 단부는 버너 내통(320)의 일측 단부의 내측면과 소정의 거리를 두고 이격된다.
이와 같이, 다공판(350)은 버너 외통(310)의 일측 단부와 버너 내통(320)의 일측 단부 사이의 공간에 설치되는데, 버너 외통(310)의 일측 단부와 버너 내통(320)의 일측 단부 사이의 공간은 가스 유입관(301)을 통해 유입된 대상가스의 이동 방향이 절환되는 가스 유동 공간(650)이 된다.
따라서, 가스 유동 공간(650)에서 방향이 절환된 대상가스의 일부는 다공판(350)의 다수의 홀(359)을 거쳐 버너 내통(320) 안쪽으로 유입된다. 그리고 가스 유동 공간(650)에서 방향이 절환된 대상가스의 나머지 일부는 다공판(350)의 타측 단부와 버너 내통(320)의 일측 단부 사이의 이격 공간을 통해 버너 내통(320)의 내벽면을 따라 이동하게 된다.
버너 내통(320)과 다공판(350) 사이의 이격 공간을 통해 버너 내통(320)의 내벽면을 따라 이동하는 대상가스는 버너 내통(320)의 내부에서 연소가 일어나면서 발생된 고온의 열로부터 버너 내통(320)의 내벽면을 보호하여 버너 내통(320)이 과열되는 것을 방지하는 기능을 수행하게 된다.
또한, 다공판(350)의 다수의 홀(359)을 거치면서 형성된 기류에 의해 대상가스는 공기 공급관(200)이 공급하는 공기 및 연료 공급부(500)에서 공급하는 연료와 효과적으로 혼합될 수 있다.
특히, 다공판(350)이 후술할 점화 버너(700)방향으로 직경이 좁아지는 일종의 깔때기 모양으로 형성되어 있어 다공판(350)에 형성된 다수의 홀(359)을 통과한 대상가스는 점화 버너(700)가 형성하는 화염 방향으로 모여지게 된다.
공기 공급관(200)은 연소실(300) 일측에 연결된다. 그리고 공기 공급관(200)은 연소에 필요한 공기를 연소실(300) 내부에 공급한다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에서, 공기 공급관(200)은 이중관 구조로 형성될 수 있다. 구체적으로, 공기 공급관(200)은 공기 공급 내관(210)과, 공기 공급 내관(210)을 둘러싸는 공기 공급 외관(220)을 포함할 수 있다.
연료 공급부(500)는 연소실(300) 일측에 연결된다. 그리고 연료 공급부(500)는 연소에 필요한 연료를 연소실(300) 내부에 공급한다. 구체적으로, 연료 공급부(500)는 연료 분사부(510)와, 연료 분사부(510)에 공급할 연료를 저장하는 연료 저장부(550), 연료 분사부(510)에 공급되는 연료량을 조절하는 연료 제어 밸브(530)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 연료 공급부(500)의 연료 분사부(510)는 공기 공급관(200)의 공기 공급 내관(210)의 중심을 통과하도록 설치될 수 있다.
점화 버너(400)는 화염을 형성하기 위해 사용되는 소용량의 버너이다. 가스 승온 시스템(101)의 가동 초기에 점화 버너(400)가 화염을 형성하면, 연료 공급부(500)에서 공급된 연료가 착화된다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에서는, 해당 기술 분야의 종사자에게 공지된 다양한 종류의 점화 버너(400)가 사용할 수 있다. 일례로, 점화 버너(400) 자체의 점화는 스파크 발생 장치의 스파크에 의해 행해질 수 있다. 점화 버너(400)의 구조나 형식으로는 연질유를 연료로 하는 경우에는 주로 압력 분무식 점화 버너가 사용될 수 있으며, 가스 연료인 경우에는 전(全)예혼합식 가스 점화 버너가 사용될 수 있다.
또한, 점화 버너(400)는 복수개 사용될 수도 있으며, 연료 공급부(500)의 연료 분사부(510)를 방사상으로 둘러싸도록 배치될 수 있다.
선회류 발생부(280)는 공기 공급관(200) 내부에 설치된다. 선회류 발생부(280)는 연료 공급부(500)에서 공급된 연료 및 대상가스와 효과적으로 혼합될 수 있도록 공기 공급관(200)을 통해 연소실(300) 내부로 공급되는 공기를 선회시킨다.
선회류 발생부(280)는 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 선회류 발생부(280)는 믹서(Mixer) 또는 베인(Vane)의 형태로 형성될 수 있다.
메인 블로워(810)는 공기 공급관(200)의 공기 공급 내관(210)과 연결되어 공기 공급 내관(210)을 통해 연소실(300)에 공기를 공급할 수 있다. 그리고 보조 블로워(820)는 공기 공급관(200)의 공기 공급 외관(220)과 연결되어 공기 공급 외관(220)을 통해 연소실(300)에 공기를 공급할 수 있다.
온도 센서(760)는 가스 유입관(301)으로 유입되는 대상가스의 온도를 측정한다. 일례로, 온도 센서(760)는 서모 커플(Thermocouple)일 수 있다. 그리고 유량계(780)는 가스 유입관(301)으로 유입되는 대상가스의 유량을 측정한다.
제어부(700)는 온도 센서(760) 및 유량계(780)로부터 정보를 전달받고, 연료 공급부(500), 메인 블로워(810), 및 보조 블로워(820)를 제어한다. 구체적으로, 제어부(700)는 온도 센서(760)와 유량계(780)로부터 정보를 전달받아 연소실(300) 내로 유입될 대상가스를 기설정된 목표 온도까지 승온시키기 위해 필요한 열량을 실시간으로 산출한다. 그리고 제어부(700)는 산출된 열량을 생성하기 위해 필요한 연료량을 산출하고 산출된 연료량만큼 연료를 공급하도록 연료 공급부(500)를 제어한다. 여기서, 목표 온도는 가스 승온 시스템(101)이 사용되는 용도와 목적에 따라 달라질 수 있다. 즉, 가스 승온 시스템(101)이 촉매를 예열 또는 재생하기 위해 사용되는지 아니면 환원제를 분해하기 위해 사용되는지에 따라 다르게 설정될 수 있다.
또한, 제어부(700)는 가스 유입관(301)으로 유입되는 대상가스의 온도 및 유량과, 연료 공급부(500)가 공급하는 연료량, 그리고 가스 배출관(309)에서 배출되는 대상가스의 온도 및 유량의 상관관계를 맵핑(mapping)한 데이터를 입력받아 저장하고 이를 활용하여 대상가스를 목표 온도로 승온시키기 위해 요구되는 연료량을 산출할 수 있다. 전술한 상관관계는 대상가스의 종류, 연소실의 크기, 연료의 종류 등에 따라 상이해질 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 제어부(700)는 맵핑된 데이터를 활용하여 요구되는 연료량을 안정적으로 산출할 수 있다.
한편, 가스 유입관(301)을 통해 연소실(300)로 유입되는 대상가스를 측정한 온도와 목표 온도의 차이가 클 경우, 제어부(700)는 연료 공급부(500)가 공급하는 연료량을 크게 증가시키게 된다. 이때, 메인 블로워(810)가 공급하는 공기량은 연료 공급부(500)가 공급한 연료를 안정적으로 연소시키기에 부족할 수 있다.
이와 같이, 메인 블로워(810)가 공급하는 공기로 연료 공급부(500)가 공급하는 연료를 연소시키기 부족하다고 판단되면, 제어부(700)는 보조 블로워(820)를 가동하여 연소실(300)에 공기를 추가 공급할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 평상시에는 메인 블로워(810)가 공급하는 공기만으로 연료를 연소시키다가, 상황에 따라 공급되는 연료량이 급증하면 보조 블로워(820)를 통해 추가적으로 공기를 공급하므로, 가스 승온 시스템(101)의 운영에 소모되는 에너지의 이용 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 하나의 대용량 블로워를 상시 가동하는 것보다 소용량의 블로워 2개를 필요에 따라 가동하는 것이 여러가지 측면에서 훨씬 효율적으로 가스 승온 시스템(101)을 운용할 수 있다.
구체적으로, 소용량의 블로워를 2개 운용하는 것이 초기 설치 비용을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 유지 보수에도 용이하다. 예를 들어, 2개의 블로워 중 어느 하나가 고장난 경우에도 다른 하나의 버너를 통해 비록 최대 성능은 아닐지라도 가스 승온 시스템(101)을 가동시킬 수 있으므로, 가스 승온 시스템(101)이 완전히 멈추게 되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 승온 시스템(101)은 대상가스의 온도를 실시간으로 조절할 수 있다. 또한, 가스 승온 시스템(101)은 내구 수명을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 승온 시스템(101)은 상대적으로 소용량의 메인 블로워(810) 및 보조 블로워(820)를 사용하여 상대적으로 대용적의 연소실(300)에 공기를 공급할 수 있다.
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 승온 시스템(102)을 설명한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 승온 시스템(102)에서는 압축 공기 공급부(850)가 공기 공급관(200)의 공기 공급 외관(220)에 연결된다. 즉, 본 발명의 제2 실시예에서는 제1 실시예에서 사용된 보조 블로워(820) 대신 압축 공기 공급부(850))가 추가적으로 공기를 공급하게 된다. 예를 들어, 압축 공기 공급부(850)로는 선박에 사용되는 여러 압축 공기를 활용할 수 있다.
따라서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 승온 시스템(102)은 하나의 블로워(810)만 사용하고도 전술한 제1 실시예와 동일한 효과를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 승온 시스템(102)은 상대적으로 소용량의 메인 블로워(810)를 사용하여 상대적으로 대용적의 연소실(300)에 공기를 공급할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
101, 102: 가스 승온 시스템
200: 공기 공급관 210: 공기 공급 내관
220: 공기 공급 외관 280: 선회류 발생부
300: 연소실 301: 가스 유입관
309: 가스 배출관 310: 버너 외통
320: 버너 내통 350: 다공판
359: 복수의 홀 400: 점화 버너
500: 연료 공급부 510: 연료 분사부
530: 연료 제어 밸브 550: 연료 저장부
630: 가스 이동 유로 650: 가스 유동 공간
700: 제어부 760: 온도 센서
780: 유량계 810: 메인 블로워
820: 보조 블로워 850: 압축 공기 공급부

Claims (9)

  1. 승온될 대상가스가 유입되는 가스 유입관과 승온된 대상가스가 배출되는 가스 배출관을 갖는 연소실;
    상기 연소실 일측에 연결되어 공기를 공급하며, 공기 공급 내관과 상기 공기 공급 내관을 둘러싸는 공기 공급 외관을 포함하는 공기 공급관;
    상기 연소실 일측에 연결되어 연료를 공급하는 연료 공급부;
    상기 가스 유입관으로 유입되는 대상가스의 온도를 측정하는 온도 센서;
    상기 가스 유입관으로 유입되는 대상가스의 유량을 측정하는 유량계; 및
    상기 온도 센서와 상기 유량계로부터 정보를 전달받아 상기 대상가스를 기설정된 목표 온도까지 승온시키기 위해 필요한 열량을 실시간으로 산출하고, 상기 열량을 생성하기 위해 필요한 연료량을 산출하여 산출된 상기 연료량만큼 연료를 공급하도록 상기 연료 공급부를 제어하는 제어부;
    상기 공기 공급 내관을 통해 상기 연소실에 공기를 공급하는 메인 블로워; 및
    상기 공기 공급 외관을 통해 상기 연소실에 공기를 공급하는 보조 블로워
    를 포함하는 가스 승온 시스템.
  2. 승온될 대상가스가 유입되는 가스 유입관과 승온된 대상가스가 배출되는 가스 배출관을 갖는 연소실;
    상기 연소실 일측에 연결되어 공기를 공급하며, 공기 공급 내관과 상기 공기 공급 내관을 둘러싸는 공기 공급 외관을 포함하는 공기 공급관;
    상기 연소실 일측에 연결되어 연료를 공급하는 연료 공급부;
    상기 가스 유입관으로 유입되는 대상가스의 온도를 측정하는 온도 센서;
    상기 가스 유입관으로 유입되는 대상가스의 유량을 측정하는 유량계; 및
    상기 온도 센서와 상기 유량계로부터 정보를 전달받아 상기 대상가스를 기설정된 목표 온도까지 승온시키기 위해 필요한 열량을 실시간으로 산출하고, 상기 열량을 생성하기 위해 필요한 연료량을 산출하여 산출된 상기 연료량만큼 연료를 공급하도록 상기 연료 공급부를 제어하는 제어부;
    상기 공기 공급 내관을 통해 상기 연소실에 공기를 공급하는 메인 블로워; 및
    상기 공기 공급 외관을 통해 상기 연소실에 공기를 공급하는 압축 공기 공급부
    를 포함하는 가스 승온 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 연소실 일측에 설치된 점화 버너를 더 포함하는 가스 승온 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 공기 공급관 내부에 설치된 선회류 발생부를 더 포함하는 가스 승온 시스템.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 온도 센서는 서모 커플(Thermocouple)인 가스 승온 시스템.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 연소실은,
    상기 공기 공급관이 연결된 일측에 반대되는 타측 외면에서 상기 가스 유입관이 연결된 버너 외통과;
    상기 버너 외통의 내면 및 상기 버너 외통의 일측 단부와 각각 이격되어 가스 이동 유로를 형성하도록 상기 버너 외통의 내부에 설치된 버너 내통
    을 포함하며,
    상기 가스 배출관은 상기 버너 외통을 관통하여 상기 버너 내통의 타측 단부에 연결된 가스 승온 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 메인 블로워가 공급하는 공기로 상기 연료 공급부가 공급하는 연료를 연소시키기 부족하다고 판단되면, 상기 보조 블로워를 가동하여 상기 연소실에 공기를 추가 공급하는 가스 승온 시스템.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 메인 블로워가 공급하는 공기로 상기 연료 공급부가 공급하는 연료를 연소시키기 부족하다고 판단되면, 상기 압축 공기 공급부를 가동하여 상기 연소실에 공기를 추가 공급하는 가스 승온 시스템.
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