KR200282983Y1 - 유수 분리장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 LNG 수송선 등에서 각종 탱크들을 가열한 후 생성되는 응축수중의 유분을 효과적으로 분리해 낼 수 있는 유수 분리장치에 관한 것으로, 본 고안에 따른 유수 분리장치는, 상부가 개구되어 있으며, 일측에 유입 파이프, 타측에 배출 파이프가 설치되어 있는 본체와; 상기 본체의 내부에 적어도 하나 이상 설치되어, 상기 본체를 유입수의 흐름 방향에 대해 복수의 챔버로 구획하는 유분 조립화 필터와; 한 쌍의 격자판으로 형성되어 상기 본체의 내부에 고정 설치되며, 양 격자판 사이에 상기 유분 조립화 필터가 삽입되어 지지되는 필터 지지구과; 상기 본체의 하부에 개폐 가능하게 설치되는 하부 드레인 파이프와; 상기 본체의 상기 개구부를 밀폐시키는 커버;를 구비하여, 응축수 중의 미세 유분 즉, 유화(emulsion) 상태의 유분이 유분 조립화 필터를 통과하며 유적화(기름 방울화)되어 다음단의 챔버에 방출된 후 물과의 비중차에 의해 챔버의 상부에 부상됨으로서 유분이 분리되는 것을 특징으로 하는 바, 본 고안에 의하면 고압 증기에 의해 필터를 백 워싱할 필요가 없어 장시간의 지속적인 운전이 가능하며, 백 워싱을 위한 증기 공급 라인이나 감압 장치가 필요 없을 뿐만 아니라 구조가 간단하여 소형화가 가능하며, 장치를 저렴한 가격에 설치할 수 있게 된다.

Description

유수 분리장치{Device for Seperating Oil from Water}

본 고안은 유수 분리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 LNG 수송선 등에서 각종 탱크들을 가열한 후 생성되는 응축수중의 유분을 효과적으로 분리해 낼 수 있는 유수 분리장치에 관한 것이다.

LNG 운반선 등과 같은 대형 선박의 경우, 고온 고압의 증기를 사용하여 연료유 탱크나, 오일 탱크를 가열하거나 사용하고 있는 바, 탱크를 가열한 후 재순환되거나 배출되는 응축수는 연료유 탱크나 오일 탱크 등에 의해 오일에 오염되어 있게 된다.

이와 같이 오일이 함유되어 있는 물을 바다에 그대로 배출하는 경우 심각한 환경 문제를 야기시킬 수 있으므로 배출수 중의 오일 함유량을 법규에 의해 엄격히 제한하고 있으며, 따라서, 선박내에 유수분리장치를 설치하여 응축수중의 유분을 분리하여 재순환시키거나 배출하고 있다.

유수 분리장치로는, 오일과 물의 비중차를 이용한 중력 분리 방식과 미세한 유분을 거대 입자화하여 분리하는 유분 조립화 방식 및 유분을 활성탄 또는 섬유등의 층에 의해 흡착 포집시켜 분리하는 흡착 포집 방법 등이 사용될 수 있는 바, 현재 LNG 선박에는 흡착 포집 방식의 유수 분리장치가 일반적으로 사용되고 있다.

도 1 및 도 2는 LNG 운반선에 일반적으로 설치되어 있는 유수 분리장치의 외관 사시도 및 작동 개념도를 나타내는 도면으로, 상부가 개구되어 있는 원통형의 몸체(1) 내부는 격벽(2)에 의해 다수의 챔버(3)로 구획되어 있고, 각각의 챔버(3)에는 원통형의 필터(4)가 설치되어 있으며, 몸체(1)의 상부 개구부는 원판형 커버(5)에 의해 덮여 있다.

오일이 포함되어 있는 응축수는 몸체(1)의 일측에 설치되어 있는 유입 파이프(6a)를 통해 제1 챔버(3a)로 유입되어 원통형 필터(4a)에 의해 일차 여과된 후 원통형 필터의 내측과 제2 챔버(3b)를 연결하는 덕트(7a)를 통해 제2 챔버(3b)로 유입되며, 필터(4b), 덕트(7b), 제3 챔버(3c), 필터(4c), 덕트(7c)를 순차로 거치며 유분이 제거된 상태로 배출 파이프(6b)를 통해 배출된다.

응축수중의 유분은 각각의 챔버(3)에 설치되어 있는 필터(4)를 통과하며 필터의 외측에 흡착 포집되어 응축수로부터 제거되는 바, 일정 시간이 경과하면, 필터의 흡착포집 여과층의 조직내에 유분이 순차적으로 축적되어 필터의 눈메꿈 현상이 발생하여 유체의 통과 저항이 급속히 증대된다.

따라서, 드레인 밸브(8a', 8b', 8c')를 개방하고 유입 및 유출측 관로를 폐쇄한 상태에서, 증기 공급 밸브(9a', 9b', 9c')를 개방하여 증기 공급 파이프(9a, 9b, 9c)를 통해 고압 증기를 각 필터의 내측에 공급하여 백 워싱(Back Washing)을 실시함으로서, 즉, 필터에 축적되어 있는 오일을 필터로부터 분리 제거하여 드레인 라인(8a, 8b, 8c)을 통해 오수 저장탱크(도시안함)로 배출함으로서 유수 분리 작용이 지속될 수 있도록 하고 있다.

미설명 부호 10a, 10b, 10c는 오일 리저버, 10a', 10b' 10c'는 오일 배출밸브, 11a, 11b, 11c는 유수 분리장치의 내부 상태를 확인하기 위한 사이트 글래스, 12는 커버를 분리하기 위한 고리, 13은 압력계를 나타낸다.

상기한 바와 같이 종래의 유수 분리장치는 유수 분리 작용이 진행됨에 따라 필터에 눈메꿈 현상이 발생하게 되며, 이를 해소하기 위해 운전을 정지한 상태에서 고압 증기에 의한 백 워싱을 수행해야 했으므로 장시간에 걸친 지속적인 운전이 불가능하였으며, 또한 보일러에서 공급되는 약 60기압에 달하는 고온 고압의 증기를 그대로 백워싱 용으로 공급하는 경우 필터가 손상되기 때문에 이를 약 4기압 정도로 감압시켜 공급하게 되는 데, 이를 위해 별도의 갑압 장치 및 증기 공급라인을 설치하여야 한다는 문제점이 있을 뿐만 아니라 감압 과정중 다량의 에너지가 손실된다는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 유수 분리장치는 각 챔버 및 필터가 원판형의 단일 커버에 의해 덮혀 있으며, 그 상부에 각종 관로가 설치되어 있음으로 인해, 필터의 교환이나 기타 정비를 위해 커버를 분리하거나 결합하는 작업에 많은 시간과 노동력이 소요되었으며, 특정 필터만을 교환할 필요가 있는 경우에도 커버 전체를 분리하여야 한다는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기한 바와 같은 종래 유수 분리장치의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 별도의 백 워싱 과정 없이 유수 분리 작용을 지속적으로 또 효과적으로 수행할 수 있는 유수 분리장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 고안의 또 다른 목적은, 필터의 교환이나 기타 정비 작업을 극히 용이하게 할 수 있는 유수 분리장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 LNG 운반선에 일반적으로 설치되어 있는 유수 분리장치의 외관 사시도.

도 2는 LNG 운반선에 일반적으로 설치되어 있는 유수 분리장치의 작동 개념도.

도 3은 본 고안의 일실시에에 따른 유수 분리장치의 일부 절개 사시도.

도 4는 본 고안의 일실시에에 따른 유수 분리장치의 종 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

21 : 본체 24 : 필터 지지구

25 : 챔버 26 : 유분 조립화 필터

31 : 상부 드레인 파이프 34 : 하부 드레인 파이프

27 : 챔버 커버 28 : 필터 커버

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 유수 분리장치는, 상부가 개구되어 있으며, 일측에 유입 파이프, 타측에 배출 파이프가 설치되어 있는 본체와; 상기 본체의 내부에 적어도 하나 이상 설치되어, 상기 본체를 유입수의 흐름 방향에 대해 복수의 챔버로 구획하는 유분 조립화 필터와; 한 쌍의 격자판으로 형성되어 상기 본체의 내부에 고정 설치되며, 양 격자판 사이에 상기 유분 조립화 필터가 삽입되어 지지되는 필터 지지구과; 상기 본체의 하부에 개폐 가능하게 설치되는 하부 드레인 파이프와; 상기 본체의 상기 개구부를 밀폐시키는 커버;를 구비하여, 응축수 중의 미세 유분 즉, 유화(emulsion) 상태의 유분이 유분 조립화 필터를 통과하며 유적화(기름 방울화)되어 다음단의 챔버에 방출된 후 물과의 비중차에 의해 챔버의 상부에 부상됨으로서 유분이 분리되는 것을 특징으로 하는 바, 본 고안에 의하면 고압 증기에 의해 필터를 백 워싱할 필요가 없어 장시간의 지속적인 운전이 가능하며, 백 워싱을 위한 증기 공급 라인이나 감압 장치가 필요 없을 뿐만 아니라 구조가 간단하여 소형화가 가능하며, 장치를 저렴한 가격에 설치할 수 있게 된다.

커버는 챔버부 커버와 필터부 커버로 별도 형성하여, 다단으로 되어 있는 챔버 및 필터의 상부에 각각 독립적으로 결합하는 것이 바람직한 바, 이와 같은 구성에 의하면 특정 챔버에 문제가 방생하거나 필터를 교체하는 경우 커버 전체를 분리할 필요 없이 해당 커버만을 손쉽게 분리한 후 작업을 할 수 있으므로 각종 정비 작업을 극히 용이하게 수행할 수 있게 된다.

커버를 용이하게 들어 낼 수 있도록 커버의 상부 양단에는 손잡이를 설치하는 것이 바람직하다.

한편, 챔버에 축적된 오일은 본체 하부에 설치되어 있는 하부 드레인 파이프를 통해 정기적으로 배출하게 되나, 챔버 내부의 공기 또는 챔버의 상부에 부유되어 있는 오일을 배출하기 위한 상부 드레인 파이프를 챔버부 커버의 상부에 설치함으로서, 장치의 운전을 중지하지 않고 각 챔버의 상태에 따라 오일을 배출할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 고안의 일실시예에 따른 유수 분리장치의 일부 절개 사시도, 도 4는 종 단면도를 각각 나타내는 바,

상부가 개구되어있는 직육면체 형태의 본체(21) 일측에는 오일이 포함된 응축수가 유입되는 유입 파이프(22)가 설치되어 있으며, 그 반대편에는 오일이 분리된 정화수가 배출되는 배출 파이프(23)가 설치되어 있다.

본체(21)의 내부에는 한쌍의 격자판(24a, 24b)으로 구성되는 필터 지지구(24)가 3단으로 설치되어, 본체의 내부를 4개의 챔버(25a, 25b, 25c, 25d)로 구획하게 되며, 각각의 필터 지지구(24)에는 유분 조립화 필터(26)가 삽입되어 지지된다.

유분 조립화 필터는, 잘 알려진 바와 같이, 폴리 우레탄, 폴리 프로필렌, 폴리 에틸렌 등의 폴리머를 다공질화하여 구성되는 것으로, 미세 유분을 포화 상태까지 흡수한 후 포화 상태 이상의 유분이 흡수되는 경우 유적 상태로 유분을 방출하게 된다.

본 고안은 필터로부터 소정 크기로 방출된 유적이 다음단의 필터로는 흡수되지 않으며, 또 유화 상태와는 달리 물과의 비중차에 의해 챔버의 상부로 부상된다는 점을 응용하여 이루어진 것으로, 필터를 다단으로 설치할 수록 유분 정화 성능이 향상됨은 물론이나 시험 결과에 의하면, 본 실시예와 같이 3단의 필터를 설치함으로서 법규에 규정하고 있는 제한치를 충족시킬 수 있는 정도로 응축수 중의 유분을 제거하는 것이 가능함을 알 수 있었다.

한편, 본체(21)의 상부 개구부를 밀폐시키기 위한 커버는, 챔버부 커버(27a, 27b, 27c, 27d)와 필터부 커버(28a, 28b, 28c) 총 7개로 각각 분할 형성되어 본체의 상부에 각각 독립적으로 볼트 체결되어 있으며, 각 커버의 양단에는 손잡이(29)가 설치되어 있어, 필터를 교환하는 경우 배관이 설치되어 있는 챔버부 커버는 분리시킬 필요없이 해당 필터가 설치되어 있는 커버만을 분리하여 필터를 손쉽게 교체할 수 있게 된다.

한편, 챔버부 커버에는 상부 드레인 파이프(31)가 설치되어 있고, 각 드레인 파이프에는 사이트 글래스(32) 및 개폐 밸브(33)이 설치되어 있어, 챔버 내부의 상태를 상태를 사이트 글래스(32)를 통해 확인하여, 필요시 기기 작동중이라도 개폐밸브를 개방하여 공기 또는 챔버의 상부에 부상되어 있는 오일을 배출할 수 있게 된다.

상부 드레인 파이프(31)는 응축수가 유입되는 첫 단의 챔버(25a)에는 설치할 필요 없으며, 필터를 통과하여 유적이 부상되는 제2 내지 제4 챔버(25b, 25c, 25d)의 상부에만 설치하면 된다.

본체의 하부에는 하부 드레인 파이프(34)가 설치되어 있어 시스템을 장시간 정지시키거나 정기 점검 등을 수행하는 경우 개폐 밸브(35)를 개방하여 본체 내의 응축수를 배출시키게 된다.

상부 및 하부 드레인 파이프로부터 배출되는 응축수는 오수 저장탱크(도시 안함)에 저장된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 고안에 따른 유수 분리장치의 작동을 설명하기로 한다.

먼저, 시동 초기에는 배출 파이프(23) 및 상부 드레인 파이프(31)의 밸브를 폐쇄시키고 하부 드레인 파이프 밸브(35)를 개방한 상태에서 유입 파이프(22)의 밸브를 개방하여 각 챔버 내부에 있는 슬러지 등의 불순물을 하부 드레인 파이프(34)를 통해 배출시키다.

하부 드레인 파이프(34)로부터 더 이상 슬러지가 배출되지 않는 것을 확인되면, 하부 드레인 파이프 밸브(35)를 폐쇄시킨 후, 상부 드레인 파이프 밸브(33)를 개방하여 챔버 내의 공기를 배출시키며, 공기가 완전히 배출되어 챔버가 물로 차게되면 배출 파이프(23)의 밸브를 서서히 개방시키고, 상부 드레인 파이프 밸브(33)를 폐쇄시킴으로서 유수 분리 작동이 수행되게 된다.

기기의 작동중 정기적으로 사이트 글래스를 체크하여 챔버내에 오일이 소정치 이상 부상되어 있는 것이 확인되면, 상부 드레인 파이프(31)의 밸브(33)를 약간 개방하여 미량의 응축수와 함께 오일을 배출해 낸다.

유분 조립화 필터는 흡수된 오일이 포화 상태가 된 경우 유적으로 배출해 내므로 오일에 의한 필터의 눈메꿈 현상 없이 장기간 사용이 가능하나, 오일 이외의 기타 오물에 의해 필터가 막히게 되면 유동 저항이 급격히 증대되므로 필터를 교환하거나 청소해야 하는 바, 챔버에 설치되어 있는 압력계(도시 안함)에 의해 챔버간의 압력 강하가 소정치 이상이 되는 경우, 장치를 정지시킨 후 필터를 정비하게 된다.

이를 위해서는, 유입 파이프(22) 및 배출 파이프(23)의 밸브를 폐쇄시키고 상부 및 하부 드레인 파이프 밸브(33, 35)를 개방하여 본체내의 물을 완전히 배출시킨 후, 필터부 커버(28a, 28b, 28c)만을 본체로부터 분리한 후 필터를 교환하거나 세척하면 된다.

이상 설명한 바와 같은 본 고안의 유수 분리장치에 의하면, 고압 증기에 의해 필터를 백 워싱할 필요 없이 장시간의 지속적인 운전이 가능하며, 백 워싱을 위한 증기 공급 라인이나 감압 장치가 필요 없을 뿐만 아니라 구조가 간단하여 소형화가 가능하며, 장치를 저렴한 가격에 설치할 수 있게 된다.

또한, 커버는 챔버부 커버와 필터부 커버로 별도 형성하여, 다단으로 되어 있는 챔버 및 필터의 상부에 각각 독립적으로 결합됨으로서 특정 챔버에 문제가 방생하거나 필터를 교체하는 경우 커버 전체를 분리할 필요 없이 해당 커버만을 손쉽게 분리한 후 작업을 할 수 있으므로 각종 정비 작업을 극히 용이하게 수행할 수 있게 된다.

또한, 챔버부 커버에 드레인 파이프가 설치되어 있어 장치의 운전을 중지시키지 않고도 챔버의 상부에 부상되어 있는 오일을 배출시킬 수 있게 된다.

Claims (4)

1. 상부가 개구되어 있으며, 일측에 유입 파이프, 타측에 배출 파이프가 설치되어 있는 본체와;

   상기 본체의 내부에 적어도 하나 이상 설치되어, 상기 본체를 유입수의 흐름 방향에 대해 복수의 챔버로 구획하는 유분 조립화 필터와;

   한 쌍의 격자판으로 형성되어 상기 본체의 내부에 고정 설치되며, 양 격자판 사이에 상기 유분 조립화 필터가 삽입되어 지지되는 필터 지지구과;

   상기 본체의 하부에 개폐 가능하게 설치되는 하부 드레인 파이프와;

   상기 본체의 상기 개구부를 밀폐시키는 커버;를 구비하는 것을 특징으로 하는 유수 분리장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 커버는 챔버부 커버와 필터부 커버로 각각 분할되어 본체에 각각 결합되는 것을 특징으로 하는 유수 분리장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 각 커버의 상부 양단에 손잡이가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 유수 분리장치.
4. 제 2 항에 있어서, 필터부 커버 다음 단의 챔버부 커버에는, 챔버 내부의 공기 및 챔버의 상부에 부유되어 있는 오일을 배출하기 위한 상부 드레인 파이프가 개폐 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 유수 분리장치.