KR19980064868A - 축열연소기의 배기 가스 폐열회수장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 휘발성 유기화합물(VOC)을 포함한 유해한 가스를 정화시켜 주는 축열연소장치(RTO)를 사용할 경우 정화된 배기 가스의 온도가 낮아 폐열회수가 용이치 않은 점을 고려하여 개발된 축열연소기의 배기 가스 폐열회수장치에 관한 것이다.
구성은 제 1 및 제 2 세라믹 메디아(112,114)가 연소실(110)의 하부에 설치되는 연소기(100), 연소기(100)의 일 측에 설치되어 배기 가스의 연소 효율을 높여 주는 보조 연소로(120), 배기 가스 중의 폐열을 회수하는 스팀 보일러(또는「열매/AIR」열 교환기)(130), 배기 가스 2차 열회수용 열 교환기(140), 순환 송풍팬(150), 배기팬(160) 및 배기구로 구성되며, 각각이 상호 연락되게 연결된다.
효과는 연소실에서 정화된 후 배출되는 배기 가스 중 일부는 세라믹 메디아를 통과하여 냉각된 후 직접 외기로 배출되고, 나머지 일부는 폐열회수용 스팀 보일러 (또는「열매/AIR」열 교환기)를 통과한 후 250℃ 또는 그 이상의 일정 온도의 폐열을 회수할 수 있으며, 일부는 상기 스팀 보일러 (또는「열매/AIR」열 교환기)로 재 순환됨과 동시에 일부는 직접 외기로 배출되는 배기 가스에 혼합되어 150℃의 낮은 온도로 냉각시킬 수 있는 것이다.

Description

축열연소기의 배기 가스 폐열회수장치
본 발명은 휘발성 유기화합물(VOC)을 포함한 유해한 가스를 정화시켜 주는 대기 유해물질연소기인 축열연소장치(RTO)에서 배출되는 정화된 배기 가스의 폐열회수장치에 관한 것으로, 특히, 고온의 폐열을 상당량 회수하여 공정으로 재 사용토록 하는 축열연소기의 배기 가스 폐열회수장치에 관한 것이다.
일반적으로 가스 상태의 대기 유해 물질의 정화 설비는 휘발성 유기화합물(VOC), 특정 대기 유해 물질, 일반 대기 유해 물질 및 대기 중의 부식성 가스등을 정화하여 대기 중에 배출되도록 하는 것으로, 축열연소장치(RTO)의 축열열교환기(세라믹 메디아)와 연소실을 통과시켜 정화 처리한 후 대기 중에 배출되도록 하는 것이다.
상기 축열연소장치(RTO)는 1970년대 미국에서 개발된 새로운 형태의 대기유해물질연소설비로서, 그 최대의 장점은 일반적인 직접연소식 대기 유해물질연소설비(DFI)의 문제점으로 대두되고 있는 고비용의 연료비를 대폭 개선한 저연료 소비형 설비이다.
종래의 대기유해물질연소설비는 도 1 도시와 같이 연소실(12)을 구비하는 연소기(10)와, 열 교환기(20), 스팀 보일러(또는「열매/AIR」열 교환기)(22), 배기팬(28) 및 배기구(도시 없음)를 설치하여서 되는 직접연소식 대기유해물질연소설비(DFI)와, 도 2 도시와 같이 연소실(12)의 하부에 제 1 및 제 2 세라믹 메디아(14,16)가 설치되는 연소기(10) 일 측에 폐열을 회수하기 위한 열 교환기(22) 및 정화된 배기 가스를 배출시키기 위한 배기팬(28) 그리고 배기구(도시 없음)를 설치하여서 되는 축열연소장치(RTO)가 있었다.
그런데 상기와 같은 장치중 축열연소장치(RTO)의 연소기(10)에서 배출되는 정화된 배기 가스는 온도가 낮아 열 매체나 스팀 보일러 등의 열회수장치를 사용치 못하는 문제점이 있었다.
더 구체적으로 설명하면, 제 1 단계의 운전시 인입되는 유해한 가스는 공급 밸브(S1)를 통하여 전 단계의 과정에서 예열된 제 1 세라믹 메디아(14)를 통과하면서 축열재의 열을 흡수 가열함과 동시에 연소실(12)로 유입되고, 이어서 연소실(12)에서 고온 산화 분해되어 정화된 가스는 제 2 세라믹 메디아(16)의 축열재(전 단계의 과정에서 냉각되어 있음)를 통과하면서 열을 축적시킴과 동시에 배기 가스는 냉각되어 개방되어진 배출 밸브(E2)를 통해 배기 가스 폐열회수용 열 교환기(22)로 배출된다. 그러나 상기 연소기(10)에서 배출되는 배기 가스의 온도가 낮아서 열 교환기(22)에 의한 적정 온도(250℃ 또는 그 이상)의 폐열을 얻을 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 폐열회수용 스팀 보일러(또는「열매/AIR」열 교환기)를 연소실에 직접 연결시켜 250℃ 또는 그 이상 온도의 폐열을 회수하고 동시에 배출되는 배기 가스를 150℃의 낮은 온도로까지 냉각시킬 수 있도록 하는 축열연소기의 배기 가스 폐열회수장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해 가스 상태의 대기 유해 물질을 연소기의 연소실에서 정화한 후 배기팬 및 배기구를 통해 외기로 배출되게 하는 장치에 있어서, 상기 연소실의 하부에 설치되어 상기 배기 가스의 일부를 냉각시켜 외기로 배출되게 하는 세라믹 메디아; 상기 연소실의 일 측에 설치되며, 상기 연소실에서 공급되는 미연소된 유해한 가스 또는 정화된 가스를 재연소 시켜 주는 보조 연소로; 상기 보조 연소로를 통해 배출되는 배기 가스 중의 폐열이 회수되게 하는 스팀 보일러; 상기 스팀 보일러를 통해 배출되는 배기 가스중 일부를 상기 스팀 보일러에 재 순환되게 하는 순환 송풍팬, 나머지 일부를 상기 세라믹 메디아를 통해 배출되는 배기 가스에 혼합시켜 외기로 배출되게 하는 축열연소기의 배기 가스 폐열회수장치를 제공함에 있다.
도 1은 종래 직접연소장치의 구성도,
도 2는 종래 축열연소장치의 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 장치의 전체 구성도 이다.
*도면의주요부분에대한부호의설명*
100 ... 연소기
110 ... 연소실
112 ... 제 1 세라믹 메디아
114 ... 제 2 세라믹 메디아
120 ... 보조 연소로
130 ... 배기 가스 폐열회수용 스팀 보일러(또는「열매/AIR」열교환기)
140 ... 배기 가스 2차 열회수용 열 교환기
150 ... 순환 송풍팬
160 ... 배기팬
161 ... 공급팬
S1,S2 ... 공급 밸브
E1,E2 ... 배출 밸브
다음 본 발명의 실시 예를 도면에 의거하여 구체적으로 설명하겠다.
본 발명은 a) 연소기의 세라믹 메디아 - 배기팬 - 배기구로 정화된 배기 가스가 배출되게 하는 것, b) 연소기의 세라믹 메디아를 통해 정화된 배기 가스가 200℃ 이상일 경우 배기 가스 2차 열회수용 열 교환기를 경유하여 배기구로 배출되게 하는 것, c) 연소기 - 보조 연소로 - 폐열회수용 스팀 보일러 (또는「열매/AIR」열 교환기) - 배기팬을 경유하여 상기 배기 가스와 혼합되어 배기구로 배출되게 하는 것, d) 연소기 - 보조 연소로 - 폐열회수용 스팀 보일러 (또는「열매/AIR」열 교환기) - 순환 송풍팬을 경유하여 폐열회수용 스팀 보일러 (또는「열매/AIR」열 교환기)로 재 순환되게 하는 것이다.
또한 상기 연소기내로 유입되는 가스는 유해한 가스이고, 상기 연소기내에서 배출되는 가스는 정화된 가스이며, 상기 연소실에서 보조 연소로의 내부로 유입되는 가스는 정화되거나 또는 일부 미연소된 유해한 가스이다.
도 3 에는 본 발명에 따른 축열연소기의 배기 가스 폐열회수장치가 도시되어 있는데, 이 축열연소기의 배기 가스 폐열회수장치는 제 1 및 제 2 세라믹 메디아(112,114)가 연소실(110)의 하부에 설치되는 연소기(100), 상기 연소기(100)의 일 측에 설치되어 배기 가스의 연소 효율을 높여 주는 보조 연소로(120), 배기 가스 중의 폐열을 회수하는 스팀 보일러(또는「열매/AIR」열 교환기)(130), 배기 가스 2차 열회수용 열 교환기(140), 순환 송풍팬(150) 및 배기팬(160)으로 구성되며, 각각이 상호 연락되게 연결된다. 상기에서 배기팬(160) 대신에 공급팬(161)으로 대체할 수 있으며, 이는 같은 기능을 한다. 배기팬(160) 및 공급팬(161) 두 개가 동시에 설치될 수 도 있다.
그리고 상기 제 1 세라믹 메디아(112)가 설치되는 연소실(110)의 하부에는 공급 밸브(S1) 및 배출 밸브(E1)가 설치되며, 상기 제 2 세라믹 메이다(114)가 설치되는 연소실(110)의 하부에는 공급 밸브(S2) 및 배출 밸브(E2)가 각각 설치된다.
이렇게 구성되는 본 발명은 제 1 단계의 운전시 인입되는 유해한 가스는 공급 밸브(S1)를 통해 전 단계에서 예열된 제 1 세라믹 메디아(112)를 통과하면서 축열재의 열을 흡수 가열함과 동시에 연소실(110)내로 유입되고, 이어서 연소실(110)내에서 고온 산화 분해되어 정화되어 제 2 세라믹 메디아(114)의 축열재(전 단계의 과정에서 냉각되어 있음)를 통과하면서 열을 축적시키게 된다. 이때 배기 가스는 냉각되어 개방되어진 배출 밸브(E2), 배기팬(160), 배기구(도시 없음)를 통해 직접 외기로 배출된다.
그리고 배기 가스의 온도가 일정하게 상승되면 사이클이 변경되어 공급 밸브(S1), 배출 밸브(E2)가 닫히고, 공급 밸브(S2), 배출 밸브(E1)가 개방되어 상기 단계의 역순으로 과정이 진행된다.
연소실(110)에서 정화된 후 배출되는 배기 가스 중 일부는 직접 외기로 배출되고, 나머지 일부는 보조 연소로(120)를 거쳐 폐열회수용 스팀 보일러 출구에서 재 순환하는 배기 가스와 혼합하여 일정 온도까지 냉각(600℃이하)된 후 폐열회수용 스팀 보일러(또는「열매/AIR」열 교환기)(130)를 통과한 후 일부는 다시 순환 송풍팬(150)을 통하여 상기 폐열회수용 스팀 보일러 (또는「열매/AIR」열 교환기)(130)로 재 순환되게 하며, 일부는 직접 외기로 배출되는 배기 가스에 혼합되게 하여 배기 가스가 적정 온도(150℃)로 냉각되게 한다. 이때 상기 제 2 세라믹 메디아(114)를 통과하여 냉각된 후 배출되는 배기 가스의 온도가 200℃ 이상일 경우에는 배기 가스 2차 열회수용 열 교환기(140)를 통과시켜 외기로 배출되게 한다.
다시 설명하면, 연소실(110)에서 정화되어 배출되는 배기 가스중 일부는 직접 폐열회수용 스팀 보일러 (또는「열매/AIR」열 교환기)(130)를 통과하게 되는데, 이때 고온의 배기 가스가 직접 폐열회수용 스팀 보일러 (또는「열매/AIR」열 교환기)(130)로 들어갈 경우, 고온에 의한 문제(재질 및 열 매체 탄화)가 있어 스팀 보일러(또는「열매/AIR」열 교환기)를 통과한 배기 가스의 일부를 순환 송풍팬(150)을 이용하여 재 순환시켜 온도를 낮추고 열 교환 효율을 높여 주게 된다. 나머지 일부는 직접 외기로 배출되는 가스에 혼합되어 배기 가스를 150℃의 낮은 온도로 냉각시키는 역할을 하게 된다.
그래서 배기 가스의 폐열회수 효율을 높임과 동시에 공정에 필요한 온도까지 스팀 (또는 열매/AIR) 온도를 예열하는 역할을 하며, 또한 연소실(110)에서 배출되는 배기 가스의 완전 연소를 위해 일 측에 보조 연소로(120)를 설치하여 연소 효율을 향상시키게 된다. 폐열회수용 스팀 보일러(130)를 통과한 후 일부 배기 가스는 직접 외기로 배출되는 배기 가스에 혼합되어 배기 가스의 온도를 150℃까지 냉각시킬 수 있다. 이때 상기 제 2 세라믹 메디아(114)를 통과하여 냉각된 후 배출되는 배기 가스의 온도가 200℃ 이상일 경우 배기 가스 2차 열회수용 열 교환기(140)를 통과시켜 외기로 배출되게 한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 연소실에서 정화된 후 배출되는 배기 가스중 일부는 세라믹 메디아를 통과시켜 냉각한 후 직접 외기로 배출되게 하고, 나머지 일부는 직접 폐열 회수용 스팀 보일러 (또는「열매/AIR」열 교환기)를 통과한 후 일부는 순환 송풍팬을 통하여 상기 폐열 회수용 스팀 보일러 (또는「열매/AIR」열 교환기)내로 재 순환되게 하며, 나머지 일부는 직접 외기로 배출되는 배기 가스에 혼합시켜 적정 온도의 폐열 회수 및 배출되는 배기 가스를 냉각시킬 수 있는 효과가 있다.
따라서 250℃ 또는 그 이상 온도의 폐열을 회수되게 함과 동시에 150℃이하로 냉각된 배기 가스를 배출되게 하는 것이다.

Claims (6)

  1. 가스 상태의 대기 유해 물질을 축열연소기의 연소실에서 정화한 후 배기팬 및 배기구를 통해 외기로 배출되게 하는 장치에 있어서,
    상기 연소실의 일 측에 상기 연소실에서 공급되는 일부 미연소된 유해한 가스 또는 정화된 가스를 재 연소시켜 주는 보조 연소로를 설치하여서 되는 축열연소기의 배기 가스 폐열회수장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 보조 연소로는 세라믹이 충진되는 축열연소기의 배기 가스 폐열회수장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 보조 연소로를 통해 배출되는 배기 가스 중의 폐열을 회수하는 스팀 보일러를 설치하고, 상기 보조 연소로를 통해 배출되는 고온(750℃)의 배기 가스와 상기 스팀 보일러를 통과한 후 재 순환되는 저온(280℃ 이하)의 배기 가스와 혼합하여 폐열 회수를 위한 적정 온도(600℃ 이하)로 까지 냉각시키고, 동시에 풍량과 풍속을 증가시켜 폐열 회수 효율을 극대화시키는 축열연소기의 배기 가스 폐열회수장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 폐열회수장치를 열매 열교환기로 하는 축열연소기의 배기 가스 폐열회수장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 폐열회수장치를 AIR 열교환기로 하는 축열연소기의 배기 가스 폐열회수장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 연소실의 세라믹 메디아를 통해 배출되는 배기 가스는 2차 열회수용 열교환기를 경유하여 배출되는 축열연소기의 배기 가스 폐열회수장치.
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