KR200169541Y1 - 압력 살수식 직교류형 냉각탑 - Google Patents

Abstract

본 고안은, 냉각수가 하향 유동하는 직교류필러와, 상기 직교류필러를 수용하며 상기 직교류필러에 인접한 측벽에 마련된 공기유입구와 상부에 마련된 공기배출구를 가지고 상기 직교류필러와 상기 공기배출구 사이에 공기유로를 형성하는 케이싱과, 상기 공기배출구 영역에 설치되는 통풍팬을 구비한 직교류형 냉각탑에 관한 것으로서, 상기 직교류필러의 상부에 배치되어 냉각될 고온 냉각수를 공급하는 분배배관과, 상기 분배배관에 설치되어 상기 직교류필러를 향해 냉각수를 살수하는 다수의 살수노즐과, 상기 살수노즐에 의한 살수 영역과 상기 공기유로 사이를 차단하는 격판을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 냉각수의 오염과 용수의 손실을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 빈번한 보수 횟수를 현저히 감소시킬 수 있으며, 냉각탑의 경량화 및 운전 효율의 증대를 도모할 수 있다.

Description

압력 살수식 직교류형 냉각탑{Pressure spray type crossflow cooling tower}

본 고안은, 압력 살수식 직교류형 냉각탑에 관한 것으로서, 특히 냉각탑 내의 상부에 고온 냉각수 분배 배관과 살수노즐을 구성한 압력 살수식 직교류형 냉각탑에 관한 것이다.

냉각탑은 냉각수와 공기의 직접 접촉에 의한 증발잠열을 냉각방법으로 이용하는 것으로 냉각수와 공기의 유동형태에 따라 대향류형(counter flow type) 냉각탑, 직교류형(cross flow type) 냉각탑 그리고 평행류형(parallel flow type)으로 나뉘어진다.

대향류형 냉각탑은 고온의 냉각수가 수직 하향으로 흐르고 공기는 상향으로 유동하여 냉각수와 공기가 상호 대향하면서 열교환이 일어나는 냉각탑이고, 직교류형 냉각탑은 고온의 냉각수가 수직 하향으로 흐르고 공기는 수평으로 유동하여 냉각수와 공기가 상호 교차하면서 열교환이 일어나는 냉각탑이며, 평행류형 냉각탑은 공기와 냉각수가 같은 방향으로 흐르면서 열교환이 일어나는 냉각탑이다.

도 3은 통상적인 직교류형 냉각탑의 부분 파단 사시도로서, 이에 도시된 바와 같이, 고온의 냉각수는 천정부(102)의 상부 영역 양측에 마련된 냉각수 살수수조(124)로 공급된 다음 살수수조(124) 바닥에 형성된 구멍과 오리피스 노즐을 통해 중력에 의해서 하향 살수된다. 살수된 냉각수는 직교류필러(113)를 통과하면서 직교류필러(113)를 수평으로 가로지르는 공기와 열교환 작용을 통해 냉각되고, 냉각된 저온의 냉각수는 직교류필러(113) 하부의 집수조(118)에 집수된 다음 냉각수 출구를 통해 열교환 장치에 공급되며, 더워진 냉각수는 냉각탑으로 재순환된다. 냉각수의 냉각을 위한 공기는 직교류필러(113)의 측면에 마련된 공기유입루버(116)로부터 유입되어 냉각수를 냉각시킨 다음 중앙에 마련된 공기유동공간(114)을 경유하여 통풍팬(104)을 통해 외부로 배출된다. 한편, 직교류필러(113)와 공기유동공간(114) 사이에는 통풍 공기를 통해 미세한 물방울들이 비산되는 것을 방지하기 위한 비산방지판(105)이 직교류필러(113) 내측에 수직으로 설치되어 있다. 비산방지판(105)은 비산 방지 돌출부를 형성하고 있어 미세한 물방울의 비산을 방지하여 냉각탑 내로 회수하는 작용을 한다.

그런데, 이러한 종래의 직교류형 냉각탑에 있어서는, 냉각탑 천정부에 설치된 살수수조로 인하여 냉각탑 하중이 증가하고 살수수조 지지를 위한 별도의 구조가 필요하며, 개방된 살수수조로 인하여 냉각탑 상부의 점검 및 보수 공간 확보가 어렵고 순환 수량의 불균형 시에는 온수의 범람이나 수조 내의 냉각수 부족 현상이 발생하게 된다. 또한 냉각수가 햇빛에 직접 노출되어 수조 및 냉각수 관로 내에 미생물이 번식하고 대기의 이물질이 침입하여 냉각수가 오염됨으로써 냉각수 관로와 열교환 설비가 오염된다. 이로 인하여 냉각 효율이 저하되고 용수가 손실된다.

이상과 같이, 종래의 직교류형 냉각탑에 있어서는, 살수수조 설치로 인한 냉각탑 하중이 증가하게 되고 냉각수가 수조를 범람하므로 용수가 손실되기도 하며, 냉각수가 오염되어 냉각 효율이 저하되며 오염물질을 수시로 제거하여야 하는 문제점이 있다.

따라서, 본 고안의 목적은, 냉각탑 내의 상부에 분배 배관과 압력 분사식 살수노즐을 구성하고 천정부에 착탈식 지붕덮개판을 설치하여, 냉각수의 오염과 용수의 손실을 최소화하여 종래의 직교류형 냉각탑에 비해 경량화되고 운전 효율이 증대된 냉각탑을 제공하는 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 냉각탑의 부분 파단 사시도,

도 2는 도1의 종단면도,

도 3은 통상적인 직교류형 냉각탑의 부분 파단 사시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 케이싱 2 : 천정부

3 : 통풍팬 바닥판 4 : 통풍팬

5 : 비산방지판 6 : 분배 주관

7 : 분배 분기관 8 : 살수노즐

9 : 살수부 10 : 공기배출구측 우회흐름방지판

11 : 케이싱측 우회흐름방지판 12 : 지붕덮개판

13 : 직교류필러 14 : 공기유동공간

15 : 공기유입구 16 : 공기유입루버

17 : 루버 지지레일 18 : 집수조

19 : 냉각수 흡입 집합통 20 : 냉각수 출구

21 : 지지 기둥 22 : 기초 바닥판

23 : 공기배출구

상기 목적은, 본 고안에 따라, 냉각수가 하향 유동하는 직교류필러와, 상기 직교류필러를 수용하며 상기 직교류필러에 인접한 측벽에 마련된 공기유입구와 상부에 마련된 공기배출구를 가지고 상기 직교류필러 사이에서 상기 공기배출구로 공기유로를 형성하는 케이싱 및 천정부와, 상기 공기배출구 영역에 설치되는 송풍팬을 구비한 직교류형 냉각탑에 있어서, 상기 직교류필러의 상부에 배치되어 냉각될 고온 냉각수를 공급하는 분배배관과, 상기 분배배관에 설치되어 상기 직교류필러를 향해 냉각수를 살수하는 다수의 살수노즐과, 상기 살수노즐에 의한 살수 영역과 상기 공기유로 사이를 차단하는 격판을 포함하는 것을 특징으로 하는 직교류형 냉각탑에 의해 달성된다.

여기서, 상기 분배배관은, 분배 주관과 분배 주관으로부터 분기된 다수의 분배 분기관으로 이루어지는 것이 바람직하고, 상기 천정부는, 상기 분배배관의 상부에 형성된 작업 개구부를 가지며, 상기 작업 개구부를 개폐하기 위한 개구 덮개판을 더 포함하는 것이 바람직하며, 상기 직교류필러는, 중앙의 공기유로를 사이에 두고 한 쌍이 대향되도록 배치되며 상기 격판 사이에 비산방지판이 설치되고, 상기 각 직교류필러의 내측에 수직으로 비산방지판이 설치될 수도 있다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 고안에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 냉각탑의 부분 파단 사시도이고, 도 2는 도 1의 종단면도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 냉각탑은, 외부 공기가 유입되는 공기유입구(15)와 내부의 열교환 공간을 형성하는 케이싱(1)과, 고온의 냉각수를 공급하는 살수부(9)의 상부에 작업개구를 개폐하기 위한 지붕덮개판(12)과 통풍팬 바닥판(3) 및 공기배출구를 형성하는 천정부(2)와, 케이싱(1)과 천정부(2)를 지지하는 지지기둥(21)과 지지기둥(21)을 기초바닥에 고정하기 위한 기초 바닥판(22)으로 외곽을 구성한다. 공기유입구(15)에는 하향 경사를 준 다수의 공기유도판을 가진 공기유입루버(16)가 설치되며, 유입된 공기와 살수된 고온의 냉각수가 교차 접촉하여 열교환 작용이 발생되는 직교류필러(13)가 공기유입루버(16) 영역의 케이싱(1) 내측에 설치되고, 양 직교류필러(13) 사이에는 직교류필러(13)를 통과한 공기가 공기배출구로 유동하는 공기유동공간(14)이 형성되며, 공기유동공간(14)과 살수부(9) 사이에는 우회흐름방지판(10)이 설치된다. 살수부(9)는 분배 주관(6)과 분배 분기관(7) 및 살수노즐(8)로 구성되며, 살수부(9)에서 살수되어 직교류필러(13)를 통과한 냉각수를 집수하기 위한 집수조(18)와, 집수조(18)에 집수된 냉각수를 열교환 장치로 배출시키는 냉각수 흡입 집합통(19)과 냉각수 출구(20)가 케이싱(1) 하부 영역에 설치된다.

고온의 냉각수는 도시하지 않은 냉각수 순환 펌프에 의해 살수부(9)로 공급되어 직교류필러(13)로 살수되며 직교류필러(13)를 통과하면서, 공기유입루버(16)를 통해 유입된 공기와 교차 접촉하면서 냉각된다. 살수부(9)는, 고온 냉각수를 직교류필러(13)로 고르게 살수하기 위하여 분배 주관(6)이 공기유입루버(14)측의 냉각탑 상부를 통하여 반대편 공기유입루버(14)측의 냉각탑 상부로 수평 배열하고, 분배 분기관(7)이 직교류필러(13) 상단에서 분배 주관(6)과 연결되며, 분배 분기관(7)에는 다수의 살수노즐(8)이 설치되는 구조로 되어 있다.

살수부(9)의 점검과 보수를 용이하게 하고, 냉각탑 내로의 이물질 등의 유입을 막기 위하여 천정부(2)에는 지붕덮개판(12)이 설치된다. 지붕덮개판(12)은 살수부(9)의 점검과 보수 시 작업자의 편리를 위하여 적절한 중량으로 분할된 착탈 조립식 구조로 되어 있으며 케이싱(1) 및 공기배출구측 우회흐름방지판(10)의 상부와 케이싱 상부 내측에 설치되어 있는 지지 부재에 의해 지지되고 있다.

살수된 고온 냉각수는 대부분 직교류필러(13)를 흐르면서 공기와 교차 접촉하여 냉각되나 살수부(9) 가장자리에 설치된 살수노즐(8)로 인하여 살사된 일부의 물이 직교류필러(13)를 벗어나 냉각탑 케이싱(1)과 직교류필러(13) 사이의 공간과, 내부의 공기유동공간(14)으로 우회하여 흐를 수 있다. 또한 공기유입루버(16)를 통한 공기도 직교류필러(13)와 공기유동공간(14)을 거쳐 외부로 배출되지 않고 살수부(9)를 통하여 공기배출구(23)로 우회하여 배출될 수 있다. 이러한 공기와 냉각수의 우회 흐름은 열교환 손실을 발생시키므로 최소화할 필요가 있다. 공기와 냉각수 우회 흐름으로 인한 열교환 손실을 최소화하기 위하여 우회흐름방지판(10,11)이 케이싱측과 공기배출구(23) 측에 설치되며, 각 우회흐름방지판(10,11)의 하단은 직교류필러(13) 상부 모서리 내측으로 경사지게 절곡되어 있어 공기와 냉각수의 우회 흐름을 방지하고 있다.

공기배출구측 우회흐름방지판(10)은 케이싱(1)과 볼트 체결되어 고정되고, 수직 상부 끝단이 절곡되어 천정부(2)의 통풍팬 바닥판(3)을 지지하며 절곡된 반대 영역은 지지부재가 취부되어 냉각탑 지붕덮개판(12)을 지지하고, 수직 하단에는 비산방지판(5)을 지지하는 지지부재가 설치된다. 케이싱(1)과의 볼트 체결을 위하여 공기배출구측 우회흐름방지판(10)의 양단에는 절곡된 취부 플랜지가 형성되어 있고 취부 플랜지에는 볼트 체결 구멍이 형성되어 있다. 또한, 공기배출구측 우회흐름방지판(10)은 분배 주관(6) 중심선에서 상호 대칭적인 두 개의 판으로 구성되어 있으며, 분배 주관(6) 중심선측의 각 판 연부에 반원형의 구멍을 형성하여 이들을 연결하면, 중심부에 분배 주관(6)의 외경에 해당하는 관통 구멍을 가진 수직 연결 플랜지가 형성되어 공기배출구측 우회흐름방지판(10)을 관통하는 분배 주관(6)을 지지할 수 있게 된다.

직교류필러(13)에서 냉각된 냉각수는 집수조(18)에 집수되고, 집수된 냉각수는 냉각수 출구(20)를 통해 열교환 장치로 공급되고 더워진 냉각수는 냉각탑으로 재순환된다. 직교류필러(13)를 통과하여 냉각탑 하부의 집수조(18)로 냉각수가 떨어지면서 발생되는 낙수 소음을 방지하기 위해, 직교류필러(13)는 집수조(18) 내에 일부 영역이 침지되도록 구성된다.

한편, 냉각을 위한 공기는 직교류필러(13)의 측면에 마련된 공기유입루버(16)로부터 유입되어 직교류필러(13)에서 냉각수를 냉각시키고 중앙에 마련된 공기유동공간(14)을 통해 냉각탑 외부로 상향 배출된다. 이 때 통풍 공기를 통해 미세한 물방울들이 비산되는 것을 방지하기 위하여 비산방지판(5)이 설치 통풍팬(4) 하단부의 공기배출구측 우회흐름방지판(10) 사이에 수평하게 설치된다. 수평하게 설치된 비산방지판(5)으로 인하여, 수직으로 설치된 비산방지판보다 비산 손실 억제 능력이 향상되고 냉각탑 내부의 햇빛 노출과 낙엽 등 대기 이물질 침입이 최소화된다.

공기유입루버(16)는 공기가 유입되는 케이싱(1)의 하부 끝단과 수조내 측벽에 수평방향으로 취부된 'U'자형 루버 지지레일(17)에 의해 지지되는 착탈식 구조로서, 작업자가 혼자서 편리하게 착탈할 수 있도록 프레임 단위로 구성되어 있다.

전술 및 도시한 실시 예에서는, 비산방지판이 공기배출구측 우회흐름방지판 사이에 수평하게 설치된 것에 대하여 상술되었으나, 통상적인 직교류형 냉각탑에서와 같이, 비산방지판을 직교류필러의 공기유동공간측 양 단부에 수직으로 대향되게 설치할 수도 있다. 또한 공기배출구측 우회흐름방지판 사이에 설치되는 수평 비산방지판과 직교류필러 내측의 양 단부에 대향되게 설치되는 수직 비산방지판이 모두 설치될 수도 있다.

이상과 같이, 냉각탑 내의 상부에 분배 배관과 압력 분사식 살수노즐을 구성하고 천정부에 착탈식 지붕덮개판을 설치하여, 냉각수의 오염과 용수의 손실을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 빈번한 보수 횟수를 현저히 감소시킬 수 있으며, 냉각탑의 경량화 및 운전 효율의 증대를 도모할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 고안에 따르면, 냉각수의 오염과 용수의 손실을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 빈번한 보수 횟수를 현저히 감소시킬 수 있으며, 냉각탑의 경량화 및 운전 효율의 증대를 도모할 수 있도록 한 냉각탑이 제공된다.

Claims (5)

1. 냉각수가 하향 유동하는 직교류필러와, 상기 직교류필러를 수용하며 상기 직교류필러에 인접한 측벽에 마련된 공기유입구와 상부에 마련된 공기배출구를 가지고 상기 직교류필러 사이에서 상기 공기배출구로 공기유로를 형성하는 케이싱 및 천정부와, 상기 공기배출구 영역에 설치되는 송풍팬을 구비한 직교류형 냉각탑에 있어서,

   상기 직교류필러의 상부에 배치되어 냉각될 고온 냉각수를 공급하는 분배배관과,

   상기 분배배관에 설치되어 상기 직교류필러를 향해 냉각수를 살수하는 다수의 살수노즐과,

   상기 살수노즐에 의한 살수 영역과 상기 공기유로 사이를 차단하는 격판을 포함하는 것을 특징으로 하는 직교류형 냉각탑.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 분배배관은 분배 주관과, 분배 주관으로부터 분기된 다수의 분배 분기관으로 이루어진 것을 특징으로 하는 직교류형 냉각탑.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 직교류필러는, 중앙의 공기유로를 사이에 두고 한 쌍이 대향되도록 배치되며 상기 격판 사이에 비산방지판이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 직교류형 냉각탑.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 직교류필러는, 중앙의 공기유로를 사이에 두고 한 쌍이 대향되도록 배치되며, 상기 각 직교류필러와 상기 공기유로 사이에 비산방지판이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 직교류형 냉각탑.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 천정부는, 상기 공급배관의 상부에 형성된 작업 개구부를 가지며, 상기 작업 개구부를 개폐하기 위한 개구 덮개판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각탑.