KR200312741Y1 - 퍼지 바이패스유로가 구비된 축열식 연소산화장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 미연소유해가스의 대기중 유출이 차단되도록 하여 정화효율 극대화로 환경을 보호함과 아울러 설비비용을 절감토록 하는 퍼지 바이패스유로가 구비된 축열식 연소산화장치에 관한 것이다.

이를 실현하기 위한 본 고안은 휘발성 유기화합물이 포함된 유해가스를 소각처리하기 위하여 연소실(10) 하부 좌우에 세라믹 축열매체가 설치되고 유해가스 유입관(40) 및 청정공기 배출관(50)과 각각의 밸브를 통하여 연통 개폐되는 축열실 1(20) 및 축열실 2(30)가 구비되어 이루어지는 축열식 연소설비에 있어서,

미연소가스의 대기방출을 방지하기 위하여 상기 유해가스 유입관(40)으로부터 연소실(10)로 직접 유입되고 밸브가 구비되는 바이패스유로(60)와;

상기 축열실 1과 축열실 2에 퍼지공기를 불어올리기 위하여 퍼지 송풍팬(71)과 개폐 밸브가 구비된 퍼지유로(70);가 설치됨을 특징으로 하는 것이다.

Description

퍼지 바이패스유로가 구비된 축열식 연소산화장치{REGENERATIVE THERMAL OXIDIZER WITH PURGE BY-PASS CHANNEL}

본 고안은 축열 연소장치에 관한 것으로서, 특히 바이패스유로와 퍼지유로가 구비됨으로써 미연소유해가스의 대기중 유출이 차단되도록 하여 정화효율 극대화로 환경을 보호하고 아울러 설비비용을 절감토록 하는 퍼지 바이패스유로가 구비된 축열식 연소산화장치에 관한 것이다.

일반적으로 휘발성 유기화합물질(VOCs)은 유해대기물질, 악취의 원인물질로 호흡기관 장애, 발암물질 유발 등 인체에 대한 유해성을 갖는 것 이외에도 광화학 반응을 통한 스모그의 형성, 악취발생의 원인물질로 환경오염을 일으키고 있다.

이러한 유기화합물질을 이용하는 공장에서 발생되는 유해가스를 제거하는 방법은 여러가지가 있으며, 그 중에서 본 고안과 관계되는 연소산화기술의 일종인 축열식 연소장치(R.T.O)가 대표적인 방법이다.

축열식 연소장치(R.T.O)는 유기화학물질을 연소 산화시켜 제거하는 연소장치로서 에너지를 효율적으로 이용하기 위하여 유해가스의 연소실에서 배출되는 가열공기의 열을 연소실로 유입되는 유해가스가 포함된 공기의 예열에 재활용하여 에너지의 허실을 최소화하도록 하는 장치이다.

도 1은 이와 같은 축열식 연소장치의 종래 기술의 구성도이다.

통상 2-베드형이라고도 칭해지는 도 1에 도시된 종래 기술의 축열식 연소장치(100)는 연소실(110)의 하부에 각각 세라믹 축열매체가 설치된 축열실 1(120) 및 축열실 2(130)가 설치되고 상기 각각의 축열실(120)(130)은 유해가스가 유입되는 유입관(140) 및 정화된 청정공기를 배출하는 배출관(150)과 밸브가 구비된 지관을 통하여 연결되어 있다.

이와 같은 구성은 먼저, 축열실 1(120)이 유해가스 유입관(140)과 연통되고, 축열실 2(130)가 청정공기 배츨관(150)과 연통되도록 각각의 밸브가 개폐되고 유해가스가 축열실 1(120)을 통하여 유입 연소되어 축열실 2(130)를 지나면서 그 온도를 약 800 ℃로 가열시켜주며 배출되는 제 1싸이클과, 이 제 1싸이클이 소정시간동안 진행된 다음, 이번에는 유해가스가 축열실 2(130)를 통과하여 연소실(110)로 유입되도록 함으로써 유해가스가 포함된 공기는 축열실 2(130)의 축열매체에 의하여 가열되어 연소실(110)로 유입 제 1축열실(120)을 통하여 배출되는 제 2싸이클로 전환됨으로 보다 적은 에너지에 의하여 연소가 이루어진다.

다시 말해, 연소싸이클이 축열실 1 및 축열실 2가 연소실의 유입구 및 배출구로 번갈아 바뀌게 됨으로 유해가스 소각처리에 따르는 폐열을 최대한 회수하여 예열에 이용함으로써 에너지를 효율적으로 운용토록 하는 것이다.

그러나 이러한 2-베드형 종래 기술은 싸이클 전환시 미연소된 유해가스가 배기구를 통해 대기중에 그대로 방출됨으로써 대기를 오염시키고 정화효율이 저하되는 문제점이 있었다.

즉, 싸이클이 전환되는 과정에서 축열실에 잔류하고 있던 미연소 유해가스가 배출밸브의 개방으로 인하여 그대로 유출되어 대기중에 방출됨으로써 대기 오염 및 정화효율 저하를 초래하게 되는 것이다.

이러한 미처리 유해가스의 대기유출에 따르는 문제점을 해소하기 위하여 축열실이 3 개가 구비되는 3-베드형(미도시)을 사용하거나 퍼지 버퍼를 사용하는 기술이 제안 실시되고 있다.

도 2는 상기 퍼지 버퍼를 이용하는 종래 기술의 개략적인 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 퍼지 버퍼를 이용하는 기술(200)은 2-베드 형의 배출관로(50)에 퍼지 버퍼(260) 및 송풍기(270)를 구비하여 구성되어 있다.

퍼지 버퍼(260)를 사용하는 상기 종래 기술의 운용은 다음과 같이 된다,

공장에서 나온 유해가스가 먼저 축열실 1(220)로 유입되어 축열매체에 의해 예열되어 연소실(210)로 유입, 산화되어 청정공기로 된다. 이 청정공기는 예열된 온도보다 상승된 상태로 되고 축열실 2(230)를 지나면서 축열시키고 냉각되어 축열실 2(230)의 배출밸브(232) 및 송풍기(270)를 통과하여 대기중 배출밸브(251)를 통하여 대기로 배출된다. 이 제 1싸이클 운전이 소정시간 동안 이루어진 후, 공기 흐름방향만 반대로 되어 제 2싸이클로 전환되며, 미연소가스의 버퍼(270) 포집은 다음과 같이 이루어진다.

싸이클 변환으로 인하여 축열실(220)(230)에 체류하고 있던 미연소유해가스가 대기중으로 방출되는 것을 방지하기 위하여 버퍼(270)를 작동시켜 버퍼유입밸브(261)를 열고 대기중 배출밸브(251)를 닫는다. 이 때 싸이클 전환으로 미연소 상태로 배출되던 미연소가스는 버퍼 유입밸브(261)를 통하여 버퍼(260)에 포집된다. 그리고 버퍼 상부의 정화된 공기가 미연소가스가 대기중으로 직접 방출되는 것을 방지한다. 전환 후에 연소실 후단 가스유로는 버퍼를 우회통과하여 배출관으로 복귀되며 버퍼유입밸브(261)는 닫혀진다. 버퍼(260) 하단은 유해가스 유입관(240)과 연결되어 있고 버퍼(260) 상단은 청정공기 배출관과 연결되어 버퍼내의 저장된 미연소가스는 자동 순환되어 다음 싸이클로 전환되기 이전까지 버퍼 내부는 연소 처리된 청정공기로 치환된다.

이 외에도 미연소가스의 대기방출을 방지하기 위한 여러가지 기술들이 있으나, 모두 유로가 복잡하게 설치됨으로 거기에 필수적으로 수반되는 밸브의 숫자가 많아지고, 축열실 또는 퍼지 버퍼가 추가로 설치되어야 하므로 설비의 규모가 커짐으로 설비 비용이 고가로 되고 점유면적을 많이 차지하게 되어 공간활용에 어려움이 있었다.

본 고안은 이와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서,

본 고안의 목적은 바이패스유로와 퍼지유로를 구비하는 간단한 구성으로 이루어지면서 미연소유해가스의 대기중 유출이 차단되도록 하여 정화효율 극대화로 환경을 보호함과 아울러 설비비용이 절감되고 점유공간도 감축되도록 하는 퍼지 바이패스유로가 구비된 축열식 연소산화장치를 제공함에 있다.

도 1은 종래 기술의 구성도

도 2는 종래 기술의 구성도

도 3은 본 고안에 따른 일 실시예의 구성도

도 4는 도 3의 제 1 싸이클 궤적도

도 5는 도 3의 제 1 퍼지싸이클 궤적도

도 6은 도 3의 제 2 싸이클 궤적도

도 7은 도 3의 제 2 퍼지싸이클 궤적도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 본 고안의 퍼지 바이패스유로가 구비된 축열식 연소산화장치

10: 연소실 20: 축열실 1

30: 축열실 2 40: 유해가스 유입관

50: 청정공기 배출관 60: 바이패스유로

70: 퍼지유로 A: 축열실 1의 유입밸브

B: 축열실 1의 배출밸브 C: 축열실 1의 퍼지밸브

D: 축열실 2의 유입밸브 E: 축열실 2의 배출밸브

F: 축열실 2의 퍼지밸브 G: 바이패스밸브

100: 2-베드형 종래 기술 200: 버퍼를 이용하는 종래 기술

상기한 목적을 달성하는 본 고안에 따른 퍼지 바이패스유로가 구비된 축열식 연소산화장치는,

휘발성 유기화합물이 포함된 유해가스를 소각처리하기 위하여 연소실 하부 좌우에 세라믹 축열매체가 설치되고 유해가스 유입관 및 청정공기 배출관과 각각의 밸브를 통하여 연통 개폐되는 축열실 1 및 축열실 2가 구비되어 이루어지는 축열식 연소설비에 있어서,

미연소가스의 대기방출을 방지하기 위하여 상기 유해가스 유입관으로부터 연소실로 직접 유입되고 밸브가 구비되는 바이패스유로와;

상기 축열실 1과 축열실 2에 퍼지공기를 불어올리기 위하여 퍼지 송풍팬과 개폐 밸브가 구비된 퍼지유로;가 설치됨을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 퍼지 바이패스유로가 구비된 축열식 연소산화장치에 대한 일 실시예를 첨부도면을 참고하여 상세히 살펴 본다.

도 3은 본 고안에 따른 일 실시예의 구성을 개략적으로 보이는 구성도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 일 실시예의 퍼지 바이패스유로가 구비된 축열식 연소산화장치(1)는,

휘발성 유기화합물이 포함된 유해가스를 소각처리하기 위하여 연소실(10) 하부 좌우에 세라믹 축열매체가 설치되고 유해가스 유입관(40) 및 청정공기 배출관(50)과 각각의 밸브(A)(B)(D)(E)를 통하여 연통 개폐되는 축열실 1(20) 및 축열실 2(30)가 구비되어 이루어지되,

미연소가스의 대기방출을 방지하기 위하여 상기 유해가스 유입관(40)으로부터 연소실(10)로 직접 유입되고 밸브((G))가 구비되는 바이패스유로(60), 상기 축열실 1(20)과 축열실 2(30)에 퍼지공기를 불어올리기 위하여 퍼지 송풍팬(71)과 밸브(C)(F)가 구비된 퍼지유로(70)가 설치되는 것이다.

상기 바이패스유로는 상기 축열실 1(20) 및 축열실 2(30)의 유입밸브(A)(D)가 닫혀있을때 유입관으로부터의 유해가스를 직접 연소실(10)로 유입시키게 된다.

상기 퍼지유로(70)는 싸이클 전환시 퍼지 송풍팬(71)으로부터 축열실 1(20) 및 축열실 2(30)에 구비된 퍼지밸브(C)(F)가 열리는 쪽으로 송풍되어 축열실의 잔류유해가스를 연소실로 불어올린다.

이와 같은 구성을 지닌 본 고안에 따른 퍼지 바이패스유로가 구비된 축열식 연소산화장치(1)의 운용상태를 살펴 본다.

공장으로부터 유입관(40)을 통하여 휘발성 유기화합물이 포함된 유해가스가 유입되면 유입밸브(A)는 열려지고 배출밸브(B)는 닫혀진 축열실 1(20)을 통하여 예열이 이루어지며 연소실(10)로 유입, 산화되어 청정공기로 되고, 이 청정공기는 배출밸브(E)가 열려지고 유입밸브(D)가 닫혀진 축열실 2(30)를 통과하면서 축열실 2(30)를 축열시키고 배출관(50)을 통하여 대기중으로 배출되는, 도 4에 그 궤적이도시된 제 1싸이클(A →E)이 대략 105초 동안 진행된다. 이 때는 상기 바이패스유로(60)의 밸브(G)와 퍼지유로(70)의 밸브(C)(F)는 모두 닫혀 있다.

그리고, 제 1 싸이클에서 제 2싸이클로 전환되는 막간에 도 5에 그 궤적이 도시된 다음과 같은 제 1퍼지싸이클(C →E, G →E )이 수행된다,

축열실 1(20)의 유입밸브(A)가 닫히면서 동시에 퍼지밸브(C)가 열려 외부의 청정 퍼지공기가 불어올려지고 이 퍼지공기는 축열실 1(10)에 갇혀있던 미연소가스를 연소실로 밀어올려 산화처리시키고, 제 1싸이클의 배출로와 같은 경로, 즉 축열실 2(30)를 통하여 대기중으로 배출된다(C →E). 이와 동시에 바이패스유로(60)의 밸브(G)가 열려 축열실 1(20)의 유입밸브(A)가 닫힌 상태에서 미연소가스의 퍼지가 이루어지는 동안 공장으로부터 유입되는 유해가스는 곧바로 연소실로 유입되어 산화, 상기 퍼지가스와 함께 축열실 2(30)를 통하여 대기중으로 배출(G →E )되는 제 1퍼지싸이클이 약 5초동안 진행된다.

이와 같이 잠깐동안 이루어지는 제 1퍼지싸이클에 의하여 밸브 전환에 따라 축열실 1(10)에 갇혀있던 잔류 유해가스가 완전히 퍼지된 상태에서 유해가스의 유입 및 배출경로가 제 1 싸이클과 반대 방향으로 되는, 도 6에 그 궤적이 도시된 바와 같은 제 2싸이클(D →B)로 전환되어 대략 105초 동안 진행된다. 제 2싸이클이 진행되는 동안은 축열실 2(30)의 유입밸브(D)와 축열실 1의 배출밸브(B)가 열리고 축열실 2(30)의 배출밸브(E), 축열실 1의 유입밸브(A), 바이패스유로(60)의 밸브(G), 퍼지유로(70)의 밸브(C)(F)는 닫혀있다.

다시 제 2싸이클에서 제 1싸이클로 전환되는 막간에는 도 7에 그 궤적이 도시된 바와 같은 제 2퍼지싸이클(F →B, G →B)이 약 5초 동안 진행된다.

상기 제 2퍼지싸이클은 축열실 2(30)의 퍼지밸브(F)가 열려 퍼지공기가 축열실 2(30)의 잔류 미연소가스를 연소실(10)로 불어올려 산화처리되고 동시에 바이패스유로(60)의 밸브(G)가 열려 유해가스의 유입은 중단되지 않으며 배출경로는 제 2싸이클의 배출경로과 같이 축열실 1(10)의 배출밸브(B)를 통하여 이루어진다.

이상과 같이 제 1싸이클(A →E)과 제 2싸이클(D →B)이 교체 전환되는 막간에 상기 제 1 및 제 2싸이클 진행시간( 각각 약 105초)에 비하여 극히 짧은 시간( 약 5초) 동안 진행되는 퍼지싸이클(C →E, G →E),(F →B, G →B)은 제 1 및 제 2싸이클이 곧장 전환된다면 배출경로에 편입될 축열실의 잔류 미연소가스를 연소실로 유입 산화되도록 함으로써, 결국 후속 싸이클의 배출경로에 갇힌 미연소가스를 후속 싸이클이 시작되기 전에 연소실로 불어올려 청정공기 배출로를 미리 청소해두는 것이다.

한편, 상기 바이패스유로(60)는 이와 같은 퍼지유로(70)가 작동되는 잠깐동안 열려져 유해가스 유입이 중단되지 않도록 하며, 연소실로 직접 유입되어도 짧은 시간 동안, 그리고 이때는 해당 싸이클의 막바지이기 때문에 유해가스가 약 115초 동안 유입되면서 해당 축열실이 이미 냉각되어 있는 상황이어서 열효율면에서 큰 손실은 없다.

이와 같이 본 고안은 바이패스유로와 퍼지유로를 구비하는 간단한 구성으로 이루어지면서 미연소유해가스의 대기중 유출이 차단되도록 하여 적은 설비비용으로 유해가스처리효율이 극대화 되도록 한다.

이상에서 상세히 살펴본 바와 같이, 본 고안에 따른 퍼지 바이패스유로가 구비된 축열식 연소산화장치는,

바이패스유로와 퍼지유로를 구비하는 간단한 구성으로 이루어지면서 미연소유해가스의 대기중 유출이 차단되도록 하여 유해가스처리효율이 극대화 되도록 함과 아울러 설비비용이 절감되고 설치면적도 감축되도록 하는 잇점을 갖는 기술이다.

Claims (1)

1. 휘발성 유기화합물이 포함된 유해가스를 소각처리하기 위하여 연소실(10) 하부 좌우에 세라믹 축열매체가 설치되고 유해가스 유입관(40) 및 청정공기 배출관(50)과 각각의 밸브를 통하여 연통 개폐되는 축열실 1(20) 및 축열실 2(30)가 구비되어 이루어지는 축열식 연소설비에 있어서,

   미연소가스의 대기유출을 방지하기 위하여 상기 유해가스 유입관(40)으로부터 연소실(10)로 직접 유입되고 밸브가 구비되는 바이패스유로(60)와;

   상기 축열실 1과 축열실 2에 퍼지공기를 불어올리기 위하여 퍼지 송풍팬(71)과 개폐 밸브가 구비된 퍼지유로(70);가 설치됨을 특징으로 하는 퍼지 바이패스유로가 구비된 축열식 연소산화장치.