KR102466432B1 - 활성탄 재생시스템의 과열증기 보일러 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 활성탄 재생시스템 및 그 보일러에 관한 것으로, 내부 상측에 타공플레이트(116)를 형성하고 내부 하측에 스트레나 플레이트(117)를 형성함과 동시에 타공플레이트(116)와 스트레나 플레이트(117) 사이 공간 상부에 활성탄 주입구(114)를 측방으로 형성하고 공간 하부에 측방으로 활성탄 배출구(115)를 형성한 재생탱크(110)와, 상기 재생탱크(110) 내부에 증기공급수단을 구비하여 활성탄에 고온의 증기를 골고루 분사하도록 하는 증기공급 부(120)와, 상기 재생탱크(110)의 내부로 세척수를 공급하여 활성탄을 골고루 세척시키는 세척수저장조(130)와, 상기 증기공급 부(120)의 메인증기공급 관(121)으로 증기를 공급하되 연소실(141)의 상부에 버너(142)를 형성하며, 연소실(141)의 하부에 환형의 하부수조(146)를 형성하고 상부에 하부수조(146)와 대향하는 환형의 증기공급 실(147)을 형성하되 하부수조(146)와 증기공급실(147)를 수직으로 연통시키는 다수개의 수조 파이프(144)를 결합한 보일러(140), 및 상기 보일러(140)의 수조파이프(144) 내측으로 증기히팅 관(151)을 형성하고 증기히팅 관(151)의 상하에 열 편향방지 판(155)을 결합함과 동시에 틈새에 간격지지 구(156)를 다수개 순차적으로 끼우며, 증기히팅 관(151)의 일단에 증기유입관(152)을 형성하여 증기공급 실(147)에 연통시키고 타 단에 증기배출관(153)을 형성하여 고온의 증기를 배출할 수 있도록 하며 증기배출관(153)과 증기공급 부(120)의 메인증기공급 관(121)을 증기공급 관(157)으로 연통시키되, 증기유입관(152)과 증기배출관(153)을 증기조절 관(154)으로 연통시켜 고온의 증기와 저온의 증기를 혼합하여 온도 조절하는 고온증기생성 부(150)로 구성하되, 증기공급 부(120)는 증기분기 관(122)을 십자와 엑스 형태를 순차적으로 교차하도록 메인 증기공급 관(121)에 설치하여 보일러(140)는 연소실(141)의 상부에 버너(142)를 형성하고, 버너(142)의 하향으로 화염차단 망(143)을 형성하여 버너(142)의 불꽃이 횡 방향으로 번져 고온증기생성 부(150)의 증기히팅 관(151)에 화염이 직접 부딪치는 것을 방지하도록 구성함을 그 기술적 구성상 기본 특징으로 한다.

Description

활성탄 재생시스템의 과열증기 보일러 구조{superheated steam boiler structure of activted carbon regeneration system}

본 발명은 활성탄 재생시스템의 과열증기 보일러 구조에 관한 것으로, 상세하게는 고온의 증기를 효율적으로 공급함과 세척수와 증기를 골고루 분사하여 효과적으로 활성탄을 재생할 수 있도록 하는 활성탄 재생시스템의 과열증기 보일러 구조에 관한 것이다.

현재의 오·폐수 처리시설은 생활하수나 산업폐수 등과 같은 각종 오·폐수를 일정 수준으로 정화하여 배출하는 시설로, 이러한 오·폐수 처리시설은 흡착제가 채워져 있는 수 처리 탱크에 오·폐수를 통과시켜서 오·폐수에 포함되어 있는 유해성분을 흡착제로 흡착하여 정수하는 방식으로 운용되는 것이 일반적이다.

여기서 채워지는 흡착제로는 대부분 탄소로 구성된 무정형의 물질로 비표면적과 흡착능력이 크고 유해물질 제거능력이 뛰어난 활성탄이 주로 사용되는 데, 이와 같은 활성탄은 다양한 목적을 위해 흡착제로써 이용되는 다공성 탄소질 물질로 정제, 유해물질 제거, 탈색, 추출 분리 등 화학공업 분야에서 이용될 뿐만 아니라, 대기오염, 폐기물처리, 수질오염 등의 환경공해 방지용인 상수처리, 폐수처리, 배기가스 흡착 및 용제회수 등에 이용되고 있는 등 다양한 산업분야에서 그 수요가 지속적으로 증가하고 있는 추세이다.

이렇게 대부분의 산업용 오·폐수 처리시설에서 흡착제로 사용되는 활성탄은 일정 시기가 되면 활성탄의 표면에 형성되어 있는 공극에 유기물질이 채워지면서 정수 처리능력이 급격하게 저하되기 때문에 활성탄을 주기적으로 교체하거나 재생하여 사용하고 있는 것으로, 통상 대용량의 오·폐수를 처리하는 대규모의 시설에서는 비용적인 측면, 또 시설 운용적인 측면 등에서 가장 부담이 되는 부분은 활성탄의 재생과 관련한 부분이며, 폐수처리 운전과 활성탄 재생 운전을 유기적으로 연계하여 전반적으로 시설 운용의 효율성을 확보하는데 많은 노력을 기울이고 있는 추세이다.

최근 활성탄 재생 방식은 고온의 증기를 활성탄에 분사하여 활성탄 기공 내의 유기물 및 수질오염물질을 제거하되 고온의 증기를 충분하고 효율적으로 공급하기 어려울 뿐만 아니라 재생작업에 따른 활성탄의 손실률을 크고 활성탄의 재생 작업시간을 장시간 소용되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 국내 등록특허공보 제1158898호(2012.06.12.명칭:수처리장치 및 수처리방법)를 통해 반응 탑 내에서 활성탄 여과 재가 내부로 공급되는 과열 수증기에 의해 재생이 이루어지도록 하는 것도 있으나 고온의 증기를 효율적으로 얻기 어려울 뿐만 아니라 활성탄의 재생 효율에 한계가 있고 유지관리 및 내용 측면에서도 활성탄을 절감할 수 있는 기술의 개발이 강력하게 요구되어 왔다.

따라서 본 발명의 주 목적은 활성탄을 효율적인 재생하여 재생작업에 따른 활성탄 손실률을 최소화할 뿐만 아니라 재생 작업시간을 최소화하여 재생작업 비용을 현저히 줄일 수 있도록 하는 활성탄 재생시스템의 과열증기 보일러 구조를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 고온의 증기를 효과적으로 빠르게 생성함과 동시에 이를 효율적으로 조절하여 원하는 온도의 증기를 지속적으로 공급할 수 있을 뿐만 아니라 보일러의 훼손을 억제하여 고온의 증기를 생성시켜 공급할 수 있도록 하는 활성탄 재생시스템의 과열증기 보일러 구조를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 활성탄 재생시스템의 과열증기 보일러 구조는 활성탄을 투입하여 저장 재생하도록 하는 재생탱크와, 상기 재생탱크 내부에 증기공급수단을 구비하여 활성탄에 고온의 증기를 골고루 분사하도록 하는 증기공급 부와, 상기 재생탱크의 내부로 세척수를 공급하여 활성탄을 골고루 세척시키는 세척수 저장조와, 상기 증기공급 부의 메인증기공급 관으로 증기를 공급하는 보일러, 및 상기 보일러에서 원하는 온도의 증기를 원활하게 생성하는 고온증기생성 부로 구성하되, 증기공급 부는 증기분기 관을 십자와 엑스 형태를 순차적으로 교차하도록 메인증기공급 관에 설치하여 보일러는 연소실의 상부에 버너를 형성하고, 버너의 하향으로 화염차단 망을 형성하여 버너의 불꽃이 횡 방향으로 번져 고온증기생성 부의 증기히팅관에 화염이 직접 부딪치는 것을 방지하도록 구성함을 그 기술적 구성상 기본 특징으로 한다.

따라서 본 발명의 활성탄 재생시스템 및 그 보일러는 세척수를 타공플레이트를 통해 상부에서 골고루 샤워시켜 활성탄의 표면의 유기물 및 수질오염물질 제거한 다음 고온의 증기를 활성탄에 골고루 분사시켜 활성탄의 기공 깊숙이 잔존하는 유기물 및 수질오염물질 제거 효과적으로 제거할 수 있을 뿐만 아니라 고온 증기 분사 후 역세수 공급으로 활성탄에서 분리시킨 유기물 및 수질오염물질들을 효과적으로 제거하도록 하되, 상하측 증기분기 관을 상호 교호로 형성하고 따라서 분사노즐을 상하 엇갈리게 형성하여 고온의 증기를 활성탄에 골고루 분사할 수 있도록 하므로 활성탄의 재생 효율을 향상시킬 수 있도록 함과 동시에 증기히팅관의 열전도 시간을 최대화하므로 고온의 증기를 효율적으로 생성시킬 수 있도록 할 뿐만 아니라 화염차단 망으로 버너의 불꽃에 의한 증기히팅관의 훼손을 방지할 수 있도록 하는 것으로, 고온의 증기를 안전하고 효과적으로 생성할 수 있도록 하고 활성탄의 유기물 및 수질오염물질을 효율적으로 제거할 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 활성탄 재생시스템을 나타낸 전체 계통도
도 2 는 본 발명에 따른 활성탄 재생시스템의 재생탱크를 나타낸 단면도.
도 3 은 본 발명에 따른 활성탄 재생시스템의 보일러를 나타낸 단면도.
도 4 는 본 발명에 따른 활성탄 재생시스템의 보일러의 증기히팅관을 나타낸 정면도.
도 5 는 본 발명에 따른 활성탄 재생시스템의 보일러의 버너 부분을 나타낸 단면도.
도 6 은 본 발명에 따른 활성탄 재생시스템의 보일러의 일부 부품을 나타낸 상세면도.
도 7 은 본 발명에 따른 활성탄 재생시스템의 보일러 증기히팅관를 나타낸 평면도.

이하, 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 7 에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 활성탄 재생시스템(100)은 활성탄을 투입하여 저장 재생하도록 하는 재생탱크(110)와, 상기 재생탱크(110) 내부에 다양한 증기공급수단 형성하고 증기공급수단을 통해 활성탄에 증기를 골고루 분사하도록 하는 증기공급 부(120)와, 상기 재생탱크(110)의 내부로 세척수를 공급하여 활성탄을 골고루 세척시키는 세척수저장조(130)와, 상기 증기공급 부(120)의 메인증기공급 관(121)으로 증기를 공급하는 보일러(140), 및 상기 보일러(140)에서 원하는 온도의 증기를 원활하게 생성하는 고온증기생성부(150)로 구성한다.

상기 재생탱크(110)는 내부 상측에 타공플레이트(116)를 형성하고 내부 하측에 스트레나 플레이트(117)를 형성함과 동시에 타공플레이트(116)와 스트레나 플레이트(117) 사이 공간 상부에 활성탄 주입구(114)를 측방으로 형성하고 공간 하부에 측방으로 활성탄 배출구(115)를 형성하되 공간에 여과 사리와 여과 사 및 활성탄을 순차적으로 적층시켜 재생할 수 있도록 함이 바람직하다.

더불어, 재생탱크(110)의 타공플레이트(116) 상측으로 세척수 유입구(111)와 역세수 및 증기 배출구(112)를 형성하여 타공플레이트(116) 상부로 유입한 세척수를 하측의 활성탄으로 골고루 뿌려줄 수 있도록 하고 압력계(118)를 구비하여 적정한 압력상태를 유지할 수 있도록 한다.

나아가, 재생탱크(110)의 스트레나 플레이트(117) 하측으로 역세수 공급 및 세척수 배출구(113)를 형성하여 활성탄을 세척한 세척수를 외부로 배출함과 동시에 역세수를 내부로 공급할 수 있도록 한다.

상기 증기공급 부(120)는 통상의 다양한 증기공급수단을 선택적으로 적용하여 고온의 증기를 공급 받아 활성탄에 골고루 분사도록 유도하므로 사용된 활성탄 의 기공 내 유기물 및 수질오염 물질을 효율적으로 제거하여 활성탄을 획기적으로 재생할 수 있도록 한다.

상기 세척수저장조(130)는 공급펌프(131)를 구비하고 공급펌프(131)에 메인공급 관(132)과 역세수공급관(133)을 연결시키되, 메인공급 관(132)을 재생탱크(110)의 세척수 유입구(111)에 연통시키고 역세수 공급 관(133)을 역세수 공급 및 세척수 배출구(113)에 연통시키도록 한다.

상기 보일러(140)는 연소실(141)을 구비하되 상부 중앙에 버너(142)를 형성하고, 버너(142)의 하향으로 화염차단 망(143)을 형성하여 버너(142)의 불꽃이 횡 방향으로 번져 후술하는 고온증기생성 부(150)의 증기히팅 관(151)에 화염이 직접 부딪치는 것을 방지하도록 함이 이상적이다.

더불어, 연소실(141)의 하부에는 환형의 하부수조(146)를 형성하고, 상부에는 하부수조(146)와 대향하는 환형의 증기공급 실(147)을 형성하되 하부수조(146)와 증기공급 실(147)을 수직으로 연통시키는 다수개의 수조 파이프(144)를 일정간격으로 결합함과 동시에 하부수조(146)와 증기공급 실(147)을 수면 계(145)로 연결하여 수조파이프(144) 내부의 수량을 확인할 수 있도록 한다

상기 고온증기생성 부(150)는 연소실(141)의 수조 파이프(144) 내측으로 증기히팅 관(151)을 형성하되 증기히팅 관(151)의 내주연 상부에 화염차단 망(143)을 위치하도록 하므로 연소실(141)의 화염이 증기히팅 관(151)에 직접 부딪치지 않도록 유도함과 동시에 연소실(141)에서 열교환 시간과 면적을 최대로 늘려 고온의 증기를 원활하고 효율적으로 얻을 수 있도록 한다.

여기서 증기히팅 관(151)은 코일형 또는 루프형이거나 코일 및 루프 혼합형 등 다양한 형상으로 형성함과 동시에 2단 이중 또는 복합적으로 선택하여 형성할 수 있다.

나아가, 코일 형상의 증기히팅 관(151)은 상하 측에 열 편향방지 판(155)을 결합함과 동시에 관과 관 사이 틈새에 간격지지 구(156)를 다수개 순차적으로 끼워 증기히팅 관(151)을 일정하고 견고하며 안전하게 안정적으로 지지할 수 있도록 함과 동시에 열손실을 억제하고 원활하게 증기를 재히팅하여 원하는 온도의 과열증기를 얻을 수 있도록 한다.

더불어, 증기히팅 관(151)의 일단에 증기유입관(152)을 형성하여 증기공급 실(147)에 연통시키고 타 단에 증기배출관(153)을 형성하여 고온의 증기를 배출할 수 있도록 하며 증기배출관(153)과 증기공급 부(120)의 메인증기공급 관(121)을 증기공급 관(157)로 연통시켜 고온의 증기를 재생탱크(110) 내부로 원활하게 분사할 수 있도록 한다.

아울러 증기유입관(152)과 증기배출관(153)을 증기조절 관(154)으로 연통시켜 고온의 증기와 저온의 증기를 효율적으로 혼합하여 원하는 온도의 증기를 효율적으로 공급할 수 있도록 한다.

이러한 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 재생이 요구되는 활성탄을 여과 사리와 여과사와 함께 순차적으로 재생탱크(110)의 내부에 투입한 후 세척수 저장조(130)로 부터 공급받은 세척수를 타공플레이트(116)를 통해 상부에서 골고루 샤워시켜 활성탄의 표면의 유기물 및 수질오염물질 제거한 다음 보일러(140)로 부터 고온의 증기를 공급받아 통상의 증기공급수단을 통해 활성탄에 골고루 분사시켜 활성탄의 기공 깊숙이 잔존하는 유기물 및 수질오염 물질을 효과적으로 제거할 뿐만 아니라 고온 증기 분사 후 역세수 공급 관(133)을 통해 재생탱크(110)의 하부에서 상부로 세척수를 공급하여 분리시킨 유기물 및 수질오염물질 들을 제거하도록 하는 것이다.

더욱이, 보일러(140)의 버너(142)를 점화시켜 연소실(141) 내부를 가열하면 수조 파이프(144)에서 기화한 증기가 증기공급 실(147) 내부에 충만하게 되고 이때 증기공급 실(147)의 증기가 연소실(132)에 내의 증기히팅 관(151)을 거치면서 재 히팅되어 증기를 고온화시키도록 하되, 증기히팅 관(151)을 연소실(141)의 내 주연 전체에 형성하여 화염에 근접시킴과 동시에 열전도 시간을 최대화하므로 고온의 증기를 효율적으로 생성시킬 수 있도록 할 뿐만 아니라 화염차단 망(143)으로 버너(142)의 불꽃이 증기히팅 관(151)을 직접 부딪침으로 인한 훼손을 방지할 수 있도록 하는 것이다.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

100 : 재생시스템 110 : 재생탱크 111 : 세척수 유입구 112 : 역세수 및 증기배출구
113 : 세척수 배출구 겸용 역세수 유입구 114 : 활성탄 주입구
115 : 활성탄 배출구 116 : 타공플레이트
117 : 스트레스나 플레이트 118 : 압력계
120 : 증기공급부 130 : 세척수저장조
131 : 공급펌프 132 : 메인공급관
133 : 역세수공급관 140 : 보일러
141 : 연소실 142 : 버너
143 : 화염차단망 144 : 수조파이프
145 : 수면계 146 : 하부수조
147 : 증기공급실 150 : 고온증기생성부
151 : 증기히팅 관 152 : 증기유입관
153 : 증기배출관 154 : 증기조절관
155 : 열편향방지구 156 : 간격지지구
157 : 증기공급관

Claims (2)

1. 내부 상측에 타공플레이트(116)를 형성하고 내부 하측에 스트레이너(strainer) 플레이트(117)를 형성함과 동시에 타공플레이트(116)와 스트레이너(strainer) 플레이트(117) 사이 공간 상부에 활성탄 주입구(114)를 측방으로 형성하고 공간 하부에 측방으로 활성탄 배출구(115)를 형성하되 타공플레이트(116) 상측으로 세척수 유입구(111)와 역세수 및 증기 배출구(112)를 형성하고 스트레나 플레이트(117) 하측으로 역세수 공급 및 세척수 배출구(113)를 형성한 재생탱크(110)와, 상기 재생탱크(110) 내부에 증기공급수단을 구비한 증기공급부(120)와, 상기 재생탱크(110)의 내부로 세척수를 공급하여 활성탄을 골고루 세척시키되, 공급펌프(131)를 구비하고 공급펌프(131)에 메인공급 관(132)과 역세수공급관(133)을 연결시키며, 메인공급 관(132)을 재생탱크(110)의 세척수 유입구(111)에 연통시키고 역세수 공급 관(133)을 역세수 공급 및 세척수 배출구(113)에 연통시키는 세척수저장조(130) 및 과열증기를 생성하여 증기공급부(120)으로 제공하는 보일러(140)를 구비하는 활성탄 재생시스템에 적용되는 보일러 구조에 있어서,
   상기 보일러(140)는,
   연소실(141)을 구비하고, 상기 연소실(141)의 상부 중앙에 버너(142)를 형성하며,
   상기 연소실(141)의 하부에 환형의 하부수조(146)를 형성하고 상부에 하부수조(146)와 대향하는 환형의 증기공급실(147)을 형성하되, 상기 하부수조(146)와 상기 증기공급실(147)을 수직으로 연통시키는 다수개의 수조파이프(144)를 일정간격으로 결합하고, 상기 하부수조(146)와 상기 증기공급실을 수면계(145)로 연결하여 수조파이프(144) 내부의 수량을 확인할 수 있도록 하며,
   상기 연소실(141)의 수조파이프(144) 내측으로 증기히팅관(151)을 형성하고 증기히팅관(151)의 상하에 열편향방지판(155)을 결합함과 동시에 틈새에 간격지지 구(156)를 다수개 순차적으로 결합하여, 증기히팅관(151)을 일정하고 견고하며 안전하게 안정적으로 지지할 수 있도록 함과 동시에 열손실을 억제하고 원활하게 증기를 재히팅할 수 있도록 하며,
   상기 증기히팅관(151)의 일단에 증기유입관(152)을 형성하여 증기공급 실(147)에 연통시키고 타단에 증기배출관(153)을 형성하여 고온의 증기를 배출할 수 있도록 하며, 상기 증기유입관(152)과 상기 증기배출관(153)을 증기조절관(154)으로 연통시켜 고온의 증기와 저온의 증기를 혼합하여, 과열증기의 온도조절을 수행하는 고온증기생성부(150);를 포함하며,
   상기 고온증기생성부(150)는 상기 연소실(141)의 수조 파이프(144) 내측으로 배치되는 증기히팅관(151)의 내주연에 화염차단망(143)을 배치하도록 하며, 상기 화염차단망(143)을 통해 상기 연소실(141)의 화염이 증기히팅관(151)에 직접 부딪치지 않도록 유도함과 동시에, 상기 연소실(141)에서 열교환 시간과 면적을 최대로 늘려 고온의 증기를 원활하고 효율적으로 얻을 수 있도록 하는,
   활성탄 재생시스템의 과열증기 보일러 구조.
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