KR20010046332A - 에너지 절약형 건조액화기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가축의 분뇨 폐수처리장의 스러지 또는 식품, 의약류 등 액분과 이물질 또는 고형물의 혼합물에서 액분을 제거하여 건조 고형분을 생산하거나 또는 혼합물에서 순수액을 생산하는 장치로서 종래의 방법은 고형분과 액분 또는 이물질을 분리하는 방법으로 용기에 혼합물을 넣고 가열하여 액분을 증발시키고 고형분을 생산하거나 또는 순수액을 생산하기 위하여 기화된 증기를 냉각기로 냉각액화시켜 순수액을 생산하였다.

따라서 액분을 증발시키는 과정에서는 가열용 열원으로 유류 또는 가스등의 에너지가 다량 소비되었고 또 발생한 증기를 액화시키는 과정에서는 냉각기에서 냉각수 등의 냉각장치가 필요하였다.

본 발명은 상술한 다량의 에너지 소비와 냉각기 설치 등의 결점을 해소하기 위하여 혼합물을 내장한 기화실 외부에 기화실에서 기화된 증기가 액화하는 응축실을 설치하고 기화실과 응축실 사이의 격판에 전열핀을 달아 열교환기를 만들고 압축기를 설치하고 기화실로 흡입관을 응축실로 토출관을 연결하여 운전하면 기화실은 저압이 되고 응축실은 고압을 형성하여 두실간에 압력차가 발생한다.

모든 액체의 기화온도와 응축온도 즉, 포화점의 온도는 압력에 따라 변하는데 물의 경우 355 mmHg, 저압에서는 포화온도가 80°C 이나 1075 mmHg 고압에서는 포화온도가 110°C 이다. 이와 같이 두실의 압력차를 압축기로 유지시키면 두실의 온도차는 30°C 가 되어 격판의 열교환기에서 열교환이 이루어진다.

즉, 기화실의 혼합물은 응축실에서 열을 받아 기화하고 또 응축실의 증기는 기화실에 냉각되어 액화된다.

상기와 같은 원리로 압축기의 운전으로 포화 온도차가 발생하도록 하여 초기혼합물의 비등점까지의 가열원 이외에는 외부의 가열원이 없이 기화실의 기화열이 응축실에서 방열하여 기화실을 가열하면서 액화하는 자체열 이동의 액분리 방법이므로 가열원의 에너지 절감과 별도의 액화용 냉각기가 불필요하도록 발명된 것이다.

Description

에너지 절약형 건조 액화기{.}

본 발명은 액체와 이물질 또는 고형분의 혼합물에서 액체를 제거하여 고형분을 건조 생산하거나 또는 혼합물에서 순수액을 생산하는 장치로서 가축의 분뇨, 폐수 처리장의 스러지, 음식물 찌꺼기 등의 건조와 식품 및 의약품 생산 등에 사용할 수 있고, 발명의 목적은, 소량의 에너지를 소비하여 간단한 장치로서 상기한 목적을 달성 할 수 있도록 발명 된 것이다.

본 발명의 기술은 액체가 비등하여 기화하거나 반대로 기체가 응축하여 액화하는 상의 변화시에는 열의 수수가 수반되고 또 주어진 압력이 변화함에 따라 비등 또는 응축하는 포화 온도가 변하는 원리를 응용하여 액과 이물질의 혼합물에서 순수액을 생산하거나 또는 건조 고형물을 얻고자할때 적용하는 장치로서 종래에는 순수액과 이물질 또는 고형분을 분리하기 위하여 용기에 혼합물을 넣고 가열하여 액을 기화시켜 기화된 기체를 폐기하고 건조 고형분을 생산하거나 반대로 순수액을 생산하기 위해서는 상기와 같이 가열하여 기화 된 기체를 냉각 액화시켜 액을 생산하였다. 상기한 종래의 방법은 액을 기화시키는데 소요되는 가열원의 열손실이 있고, 또 순수액을 생산하기 위하여는 가열 기화된 기체를 액화하기 위해 별도의 냉각기와 냉각탑 등의 냉각장치가 필요하고, 이를 운전하는 추가 동력이 소요되는 이중적인 열손실의 모순이 있었다.

본 발명은 상술한 종래의 열손실의 모순과 장치의 복잡성을 동시에해결하기 위한 것으로, 기화된 기체가 보유한 열을 폐열시키지 않고 기화용 가열원으로 재사용토록 하여 기화에 필요한 가열원이 불필요하도록 하였고, 또 기체가 보유한 기화열이 기화에 필요한 가열원으로 사용될때 방열하여 액화되므로 별도의 액화장치와 냉각탑 등의 냉각장치가 불필요하도록 발명된 것이다.

상기한 원리가 적용되기 위하여는 액화되는 포화온도가 기화되는 포화온도보다 높아야 열이 이동하여 가열원으로 사용 할 수 있는데 이를 실현시키기 위하여 기화실과 응축실 사이의 격벽을 열교환 핀을 부착 전열 면적을 확대하여 열교환기로 성형하고 기화실과 응축실 간에 압축기를 설치하여 운전하면 기화실은 저압이 되고 응축실은 고압이 형성되는 압력차가 발생한다.

따라서, 고압의 응축실은 고온의 포화온도가 형성되고, 저압의 기화실은 저온의 포화온도가 형성되어 두실간에 온도차가 발생하여 응축실의 열이 열교환기를 통하여 기화실로 이동된다. 따라서 고온의 응축실 열이 저온의 기화실로 이동하므로 응축실의 기체는 방열 액화되고 기화실의 액체는 흡열 기화된다.

상기한 원리에 따른 열교환으로 기화 및 액화되므로 별도의 기화에 필요한 열 및 액화에 필요한 장치와 동력이 불필요하므로 많은 에너지 절감은 물론 장치가 간단하여지는 효과가 있다.

상기 원리 적용을 음식 폐기물을 건조시키는 경우로 예를들면, 수분 혼합물인 음식 폐기물을 기화실에 넣고 예열 히타로 80°C 정도 예열후 압축기을 운전하면 355 mmHg 의 진공이 기화실에 형성되어 포화온도가 낮아져 80°C 에서 비등 기화하고 응축실은 1075 mmHg 의 고압을 유지하면 110°C 의 포화온도가 형성되어 두실간에 30°C 의 온도차로 응축실의 응축열이 기화실로 이동 가열 기화시키고 응축실의 기체는 방열 액화된다. 이때 응축실의 방열량은 기화실의 기화열과 압축기의 소요 동력에 상당하는 합산열이 되므로 통상 기화열의 1.2배 이상 되므로 기화시키고 남은 열은 방열 냉각기로 폐열시켜 완전 액화 및 사용 온도에 맞춰 과냉각 시킨다.

도 1 은 건조 액화기의 외양도

도 2 는 건조 액화기의 종단면도

도 3 은 건조 액화기의 횡단면도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

도 1) 1 : 감속기 모타 2 : 기화실 압력계

3 : 기화실 온도계 4 : 혼합물 유입구 발브

5 : 응축실 압력계 6 : 응축실 온도계

10 : 응축 압력 조절발브 11 : 방열 냉각기

12 : 응축액 배출구 13 : 배출발브

14 : 예열용 바나 18 : 토출관

19 : 압축기 20 : 흡입관

21 : 과입 혼합물 자동 배출 발브

23 : 액 및 이물 분리기 25 : 건조 액화기 본체

26 : 뚜껑 27 : 연도

28 : 분리액 회수관

도 2) 1 : 감속모타 2 : 기화실 압력계

3 : 기화실 온도계 4 : 혼합물 투입구 발브

5 : 응축실 압력계 6 : 응축실 온도계

7 : 응축실 8 : 열교환기 전열핀

9 : 보온재 10 : 응축 압력조절 발브

11 : 방열 냉각기 12 : 응축액 배출구

13 : 배출 발브 14 : 예열 바나

15 : 기화실 16 : 스크렙파

17 : 샤후드 18 : 토출관

19 : 압축기 20 : 흡입관

21 : 과입 혼합물 자동 배출구

22 : 건조액화기 몸체겸 열교환기

23 : 액 및 이물분리기 24 : 에지테이타

26 : 뚜껑 27 : 연도

28 : 분리액 회수관 29 : 필타

도 3) 2 : 기화실 압력계 3 : 기화실 온도계

5 : 응축실 압력계 6 : 응축실 온도계

7 : 응축실 8 : 열교환기 전열핀

9 : 보온재 10 : 응축 압력 조절발브

11 : 방열 냉각기 12 : 응축액 배출구

13 : 배출 발브 15 : 기화실

16 : 스크렙파 17 : 샤후드

18 : 토출관 19 : 진공 압축기

20 : 흡입관 21 : 과입 혼합물 자동 배출구

22 : 건조 액화기 몸체 겸 열교환기

23 : 액 및 이물분리기 24 : 에지데이타

27 ; 연도 28 : 분리액 회수관

29 : 필타

상술한 본 발명의 구성과 원리를 첨부 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 건조 액화기의 외양도로서, 건조 액화기 본체(25) 상부에 내부를 열 수 있는 뚜껑(26)이 설치되고 상부에 감속기 모타(1)가 설치되고 압축기(19), 흡입관(20)에 액 및 이물분리기(23)을 설치하여 압축기(19)로 액 또는 이물질이 유입되지 않도록하고, 기화실 압력계(2), 기화실 온도계(3), 응축실 압력계(5), 응축실 온도계(6)을 설치하여 기화실과 응축실의 운전 상태를 표시하도록 하였다.

혼합물 유입구 발브(4)와 과입 혼합물 자동 배출발브(21)가 있고, 응축 압력 조절발브(10)에 의해 응축 압력이 조절되며, 잔류기체 및 응축수가 방열 냉각기(11)로 유입 냉각된후, 응축액 배출구(12)로 배출되고 건조된 고형분 및 이물질은 배출발브(13)로 배출된다.

도 2 은 건조 액화기의 종단면도로서, 혼합물을 혼합물 유입구 발브(4)을 통해 유입시킨후, 감속기 모타(1)을 작동시키면 샤후드(17)에 연결 된 에지테이타(24)가 회전하여 혼합물을 열교환이 잘되어 고루 건조 되도록 혼합시키고, 에지테이타(24) 끝에 부착 된 스크렙파(16)은 열교환기 벽면을 긁어 부착물을 제거하여 열교환을 증진시킨다. 감속모타(1) 운전상태에서 예열 바나(14)를 작동시켜 혼합물의 온도가 상승하면 압축기(19)가 작동되고 기화실(15)의 기체는 흡입관(20)을 통해 흡입 압축되어 토출관(18)을 통해 응축실(7)로 유입된다. 따라서 기화실(15)은 저압이 되어 포화온도가 낮아져 저온도에서 건조 액화기 몸체겸 열교환기(22)을 통하여 응축실에서 오는 응축열을 받아 기화하고 응축실(7)은 고압이 되어 포화온도가 높아져 고온에서 기화실로 방열액화된후, 응축압력 조절발브(10)을 통해 방열 냉각기(11)에서 잔열을 방열 냉각된후 응축액 배출구(12)로 배출된다. 액이 혼합물에서 완전 분리되면 기화실(15)에 잔류물은 배출발브(13)을 통하여 배출된다. 기화실 압력계(2)와 기화실 온도계(3)로 기화실의 온도와 압력을 측정하고 응축실 압력계(5)와 응축실 온도계(6)로 응축실의 온도와 압력을 측정 운전한다.

기체에 흡입 된 액 및 이물질은 압축기(19)을 손상시키므로 액 및 이물분리기(23) 내부의 필타(29)에서 제거되고 과도하게 유입된 혼합물은 과입 혼합물 자동배출구(21)로 배출되어 정량 운정되게 하고 열교환기 전열핀(8)은 전열 면적을 크게하여 열교환율을 증대시키고 보온재(9)는 열손실을 방지한다. 상부에 설치된 뚜껑(26)은 내부 정비시 열리도록 되어 있고, 연도(27)로 바나(14)의 연소가스가 배출된다.

도 3 은 건조 액화기의 횡단면도로서, 건조액화기의 구조를 이해하는데 필요한 도면으로서, 각 번호의 명칭 기능 구조는 도 2 에서 설명한 바와 같다.

상기와 같은 원리로 구성되고 작동되는 본 발명품은 종래 액과 이물질 또는 고형분의 혼합물을 용기에 넣고 가열하여 액분을 기화 제거하여 건조한 고형분을 생산시에는 별도의 가열원이 필요한 열손실이 있었고, 또 상기 혼합물에서 순수액을 생산하기 위하여는 상기 방법으로 가열하는 열손실과 기체를 액화시키기 위하여 냉각기 및 냉각탑 등의 장치를 추가로 설치하여야 하고 이에 따른 운전 동력도 큰 손실이 되었다.

본 발명품의 건조 액화기는 상기한 종래 방법의 건조 액화시에 가열에 필요한 열손실과 냉각장치의 설치 및 운전동력을 불필요하게 하기 위하여 기화실과 응축실을 이중용기로 구성하고 양실 격벽에 열교환핀을 부착 열교환기를 형성하여 기화열을 폐열시키지 않고 응축시 방열토록하여 기화에 필요한 가열원으로 사용하는 한편, 응축열이 기화열로 사용시 자동 액화되므로 별도의 냉각장치 및 이에 따른 운전 동력이 불필요하게 되어 기화에 필요한 가열 열량을 절감하고 냉각 액화장치가 불필요하고 이에 따른 운전비가 절감되는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 기화실과 응축실로 구분되는 이중용기를 형성하고 상기 두실 격벽에 다수의 전열핀을 부착하여 열교환기를 만들고 압축기의 흡입관을 기화실에 토출관을 응축실에 연결 운전하여 기화실은 저압을 유지 액체의 비등 포화온도를 낮추고 응축실은 고압을 유지 기체의 응축 포화온도를 높여 상기 두실간의 온도차에 의해 열교환기를 통하여 응축열이 기화열로 이동 기화시키므로서 기화에 필요한 열과 별도의 액화 및 냉각 장치가 불필요하도록 한 것을 특징으로 한 에너지 절약형 건조 액화기.
2. 열교환의 효율을 상승시키기 위하여 스크렙파와 에지테이타를 기화실에 설치한 것을 특징으로 한 건조 액화기.
3. 압축기로 유입되는 액과 이물질을 제거하는 액 및 이물분리기를 설치한 것을 특징으로 한 건조 액화기.
4. 응축실에서 방열 액화되지 못한 여분의 기체와 액체를 과냉시키기 위한 방열 냉각기를 설치한 것을 특징으로 한 건조 액화기.
5. 혼합물로 비등 온도까지 예열하기 위하여 예열 바나를 설치한 것을 특징으로 한 건조 액화기.