KR200317613Y1 - 대용량 브라운가스 발생 및 연소장치 - Google Patents

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KR200317613Y1
KR200317613Y1 KR20-2003-0008465U KR20030008465U KR200317613Y1 KR 200317613 Y1 KR200317613 Y1 KR 200317613Y1 KR 20030008465 U KR20030008465 U KR 20030008465U KR 200317613 Y1 KR200317613 Y1 KR 200317613Y1
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Abstract

본 고안은 대용량의 브라운가스를 발생, 연소하도록 하고 확실한 수분제거수단 및 역화방지수단을 구비하여 대형 산업설비, 즉 100 톤(ton)/일(day) 규모 이상의 소각로, 20 톤(ton)/시간(hour) 규모 이상의 보일러, 10 톤/일 규모 이상의 소각재 용융로 등에도 적용할 수 있고 동시에 연소에너지를 향상하고 유해물질의 발생을 방지하고 안전사고를 방지하는 대용량 브라운 가스 발생 및 연소장치에 관한 것이다.
본 고안의 대용량 브라운 가스 발생 및 연소장치는 브라운가스를 발생하는 다수의 전해조(10)가 병렬로 연결되어 있는 가스발생장치; 상기 가스발생장치의 각각의 전해조(10)에서 발생된 브라운가스에 함유된 수분을 제거하는 다수의 수분제거장치(20); 상기 각각의 수분제거장치(20)에서 유출되는 브라운가스를 수집하여 일시 저장하는 저장탱크(30); 상기 저장탱크(30)의 브라운가스를 필요로 하는 버너에 분배하는 분배기(40); 상기 분배기(40)로부터 공급되는 브라운가스의 유량을 측정하는 유량계(50); 상기 유량계(50)를 통과한 브라운가스의 압력을 조절하고 역화발생시 역화를 차단하는 역화방지장치; 상기 역화방지장치의 플래시 백 필터(61)를 통과한 브라운가스를 연소시키는 버너(70); 그리고 상기 버너(70)의 소화시 버너(70)에 공급되는 에어를 발생하는 에어컴퓨레셔(80)로 이루어져 있다.

Description

대용량 브라운가스 발생 및 연소장치{LARGE CAPACITY'S BROWN GAS GENERATION AND BURNING APPARATUS}
본 고안은 브라운가스 발생 및 연소장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 대용량의 브라운가스를 발생, 연소하도록 하고 확실한 수분제거수단 및 역화방지수단을 구비하여 대형 산업설비, 즉 100 톤(ton)/일(day) 규모 이상의 소각로, 20 톤(ton)/시간(hour) 규모 이상의 보일러, 10 톤/일 규모 이상의 소각재 용융로 등에도 적용할 수 있고 동시에 연소에너지를 향상시키고 유해물질의 발생을 방지하고 안전사고를 방지하는 대용량 브라운 가스 발생 및 연소장치에 관한 것이다.
브라운 가스는 물을 전기, 분해하여 얻어지는 기체로서 수소와 산소의 함량비가 2:1인 혼합기체이다. 통상 물을 전기분해하면 음극에서는 수소가 얻어지고 양극에서는 산소가 얻어지는데, 이들 가스를 분리채집하지 않고 한꺼번에 포집한 것이 브라운가스이다. 브라운가스는 일반적인 기체와는 달리 연소시 응폭(implosion)현상을 유발하는 독특한 성질을 갖는다. 즉 연소시 폭발현상을 나타내지 않으며 오히려 불꽃이 내부로 모여들면서 초점을 형성하고 주변을 진공화한다. 그 결과, 브라운가스를 연소시키면 융점이 가장 높다는 텅스텐도 승화시킬 수 있을 정도의 초고온을 얻을 수 있다. 또한 외부로 방출되지 않아 복사열로 인한 에너지 손실이 없으므로 우수한 에너지 효율을 가지며, 그 자체에 산소를 포함하고 있으므로 연소시 별도의 산소공급이 불필요하다. 또한 연소생성물로서 물만을 생성하므로 공해오염문제가 없다.
종래의 브라운가스 발생 및 연소장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 브라운가스를 생성하는 전해조(1)와 브라운가스를 연소시키는 버너(5)사이에 물병(water bottle)(2)을 설치하여 전해조(1)에서 발생된 브라운가스를 물병(2)내의 물을 통과하도록 함으로써 브라운가스에 함유되어 있는 수분을 제거한 후 가스탱크(3)에 일시 저장하고 이어서 가스 컨트롤러(4)에서 그 유량과 압력을 조절한 후 버너(5)로 보내져 연소되도록 되어 있다.
상기와 같은 브라운가스 발생 및 연소장치는 가스발생기인 전해조(1) 자체가 최대 10 m3/h 의 소용량이고, 또한 여러 개의 전해조를 병렬로 연결하여 가동하는 기술이 미비되어 대용량으로 브라운가스를 발생할 수 없었으므로 주로 철판절단기, 소형 보일러, 납땜용접기, 금은세공용, 가스용접기, 일반용 가스용접기 등 비교적 소량의 브라운가스를 이용하는 기기에 사용되었다.
또한 상기와 같은 물병(2)을 이용하여 브라운가스가 물병(2)내의 물을 통과할 때 냉각되어 브라운가스에 함유된 수분을 제거하도록 되어 있는데, 이러한 종래의 수분제거방식은 수분 제거율이 그다지 높지 않아 브라운가스의 순도가 떨어지고 연소에너지가 감소하고 연소시 유해물질이 발생하는 문제점이 있다.
그리고 브라운가스 발생 및 연소장치는 브라운가스의 저압 점화시나 소화시, 정전이나 기계이상 시에 역화가 일어나는 경우가 있는데 화염의 역류는 전해조(1)에서 강렬한 응폭을 일으켜 작업자를 사상시키고, 장비 및 설비를 파괴하므로 이와 같은 안전사고를 방지하고 안전한 작업환경을 제공하기 위하여 반드시 방지되어야 한다. 종래에는 물병(2), 체크밸브, 섬유필터와 같은 차단수단에 의하여 역류하는화염을 차단하였다.
그러나 브라운가스의 화염은 수중 또는 진공중에서도 연소하므로 상기와 같은 차단수단에 의하여는 역화를 확실하게 차단할 수 없었다. 더구나 브라운가스의 발생량을 대용량으로 하는 경우에는 더욱 역화의 가능성이 크다.
본 고안은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 브라운가스의 발생량을 30 m3이상의 대용량으로 하고 확실한 수분제거수단 및 역화방지수단을 구비하여 대형 산업설비, 즉 100 톤(ton)/일(day) 규모 이상의 소각로, 20 톤(ton)/시간(hour) 규모 이상의 보일러, 10 톤/일 규모 이상의 소각재 용융로 등에도 적용할 수 있고 동시에 연소에너지를 향상하고 유해물질의 발생을 방지하고 안전사고를 방지하는 대용량 브라운 가스 발생 및 연소장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 대용량 브라운가스 발생 및 연소장치는 전기적 절연을 위한 절연체가 내면에 형성되어 있고 대용량에 적합하게 설계된 경량, 내압성의 케이싱, 상기 케이싱의 바닥에 평판형 전극판을 일정 간격으로 배치할 수 있는 홈이 형성되어 있는 하부 스파이더, 상기 하부 스파이더의 홈에 하단부가 취부되어 수직으로 평행하게 일정 간격으로 배치된 다수의 평판형 전극판, 상기 다수의 평판형 전극판중 양단의 전극판에 직류전원을 인가하기 위한 (+) 전극봉 및 (-) 전극봉, 상기 다수의 평판형 전극판의 상단부가 취부되는 홈이 하부면에 형성되어 있고 상부면에 가스분리판이 취부되는 홈이 형성되어 있으며 가스가하부에서 상부로 통과하는 다수의 관통공이 형성되어 있는 중간 스파이더, 하단부가 상기 중간 스파이더의 상부면에 형성되어 있는 홈에 취부되어 수직으로 평행하게 배치된 다수의 가스분리판, 상기 가스분리판의 상단부를 취부하는 것으로서 가스분리판과 직각방향으로 일정간격 이격되어 있는 다수의 상부 스파이더, 상기 케이싱의 상부를 덮으며 생성된 가스가 유출되는 유출구가 형성되어 있는 상부커버, 그리고 상기 가스 분리판의 1/3 높이까지 채워진 KOH 수용액으로 구성된 다수의 전해조가 병렬로 연결되어 있는 가스발생장치; 상기 각각의 전해조에서 발생된 브라운가스에 함유된 수분을 제거하는 것으로서, 냉각수를 수용하는 물탱크, 상기 물탱크내부에 설치된 것으로서 유입부가 전해조와 연결되어 전해조로부터 유입되는 브라운가스를 냉각시키는 제1열교환기, 상기 물탱크의 내부에 설치되어 냉각수를 교반하는 교반기, 상기 제1열교환기의 유출부에 연결되어 제1열교환기에서 액화된 물은 저장하고 순수 브라운가스는 유출하는 물수집부, 상기 물탱크의 냉각수를 순환시키기 위하여 순환파이프상에 설치된 순환펌프, 상기 순환파이프상에 설치되어 순환하는 냉각수를 냉각하는 제2열교환기, 그리고 상기 제2열교환기에 차가운 냉매를 순환시키는 냉동기로 구성되어 있는 다수의 수분제거장치; 상기 각각의 수분제거장치에서 유출되는 브라운가스를 수집하여 일시 저장하는 저장탱크; 상기 저장탱크의 브라운가스를 필요로 하는 버너에 분배하는 분배기; 상기 분배기로부터 공급되는 브라운가스의 유량을 측정하는 유량계; 상기 유량계를 통과한 브라운가스의 압력을 조절하고 역화발생시 역화를 차단하는 것으로서 초미세의 홀이 형성되어 있는 소염소자를 포함하는 플래시 백 필터, 상기 플래시 백 필터의 상류에 설치된 것으로서비상시 가스의 흐름을 차단하는 차단밸브, 상기 차단밸브의 상류에 설치된 것으로서 가스의 압력을 일정하게 유지시키기 위한 자동유량조절밸브, 상기 플래시 백 필터와 차단밸브사이의 공급관에 연결된 드레인 관, 상기 드레인 관상에 설치된 배출밸브, 버너의 소화시 공기를 버너의 토출구 쪽으로 공급하기 위하여 에어 콤퓨레셔와 버너사이에 연결되어 있는 공기공급관상에 설치되어 있는 소화밸브, 상기 플래시 백 필터에 장착된 것으로서 버너로부터 역류하는 화염의 빛을 감지하여 감지신호를 제어부에 보내는 플래시 백 센서, 그리고 상기 플래시 백 센서로부터 감지신호를 받은 경우 상기 차단밸브 및 자동유량조절밸브에 제어신호를 출력하여 이들 밸브를 폐쇄하고, 상기 배출밸브 및 소화밸브에 제어신호를 출력하여 이들 밸브들을 개방하는 제어부로 구성되어 있는 역화방지장치; 상기 역화방지장치의 플래시 백 필터를 통과한 브라운가스를 연소시키는 버너; 그리고 버너의 소화시 버너에 공급되는 에어를 발생하는 에어컴퓨레셔로 이루어져 있다.
도 1은 종래 브라운가스 발생 및 연소장치의 구성도,
도 2는 본 고안에 따른 대용량 브라운가스 발생 및 연소장치의 전체적인 구성도,
도 3a는 본 고안에 따른 대용량 브라운가스 발생장치의 전해조의 일측 단면도,
도 3b는 도 3a의 전해조에서 A-A 선으로 절단한 전해조의 타측 단면도,
도 4는 본 고안에 따른 대용량 브라운가스 발생 및 연소장치의 수분제거장치의 구성도이다.
<도면 각 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 전해조 2: 물병
3: 가스탱크 4: 가스 컨트롤러
5: 버너
10: 전해조 11: 케이싱
11a: 절연체 12: 하부 스파이더
13: 평판형 전극판 14a: (+)전극봉
14b: (-) 전극봉 15: 중간 스파이더
16: 가스분리판 17: 상부 스파이더
18: 상부커버 18a: 유출구
19: KOH 수용액 15a: 관통공
20: 수분제거장치 21: 물탱크
22: 제1열교환기 23: 교반기
24: 물수집부 24a: 콕크
25: 순환펌프 26: 제2열교환기
27: 냉동기 27a: 압축기
27b: 응축기 27c: 건조기
27d: 증발기
30: 저장탱크 40: 분배기
50: 유량계 61: 플래시 백 필터
62: 차단밸브 63: 자동유량조절밸브
64: 드레인관 65: 배출밸브
66: 공기공급관 67: 소화밸브
68: 플래시 백 센서 69: 제어부
69a: 압력 트랜스미터 70: 버너
80: 에어 콤퓨레셔
이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 고안에 따른 대용량 브라운가스 발생 및 연소장치의 구성도이고,도 3a는 본 고안에 따른 대용량 브라운가스 발생장치의 전해조의 일측 단면도이며, 도 3b는 도 3a의 전해조에서 A-A 선으로 절단한 전해조의 타측 단면도이고, 도 4는 본 고안에 따른 대용량 브라운가스 발생 및 연소장치의 수분제거장치의 구성도이다.
도시된 바와 같이, 본 고안의 대용량 브라운 가스 발생 및 연소장치는 브라운가스를 발생하는 다수의 전해조(10)가 병렬로 연결되어 있는 가스발생장치; 상기 가스발생장치의 각각의 전해조(10)에서 발생된 브라운가스에 함유된 수분을 제거하는 다수의 수분제거장치(20); 상기 각각의 수분제거장치(20)에서 유출되는 브라운가스를 수집하여 일시 저장하는 저장탱크(30); 상기 저장탱크(30)의 브라운가스를 필요로 하는 버너에 분배하는 분배기(40); 상기 분배기(40)로부터 공급되는 브라운가스의 유량을 측정하는 유량계(50); 상기 유량계(50)를 통과한 브라운가스의 압력을 조절하고 역화발생시 역화를 차단하는 역화방지장치; 상기 역화방지장치의 플래시 백 필터(61)를 통과한 브라운가스를 연소시키는 버너(70); 그리고 상기 버너(70)의 소화시 버너(70)에 공급되는 에어를 발생하는 에어컴퓨레셔(80)로 이루어져 있다.
상기 전해조(10)는 전기적 절연을 위한 절연체(11a)가 내면에 형성되어 있고 대용량에 적합하게 설계된 경량, 내압성의 케이싱(11), 상기 케이싱(11)의 바닥에 평판형 전극판을 일정 간격으로 배치할 수 있는 홈이 형성되어 있는 하부 스파이더(12), 상기 하부 스파이더(12)의 홈에 하단부가 취부되어 수직으로 평행하게 일정 간격으로 배치된 다수의 평판형 전극판(13), 상기 다수의 평판형 전극판(13)중 양단의 전극판에 직류전원을 인가하기 위한 (+) 전극봉(14a) 및 (-) 전극봉(14b), 상기 다수의 평판형 전극판(13)의 상단부가 취부되는 홈이 하부면에 형성되어 있고 상부면에 가스분리판(16)이 취부되는 홈이 형성되어 있으며 가스가 하부에서 상부로 통과하는 다수의 관통공(15a)이 형성되어 있는 중간스파이더(15), 하단부가 상기 중간 스파이더(15)의 상부면에 형성되어 있는 홈에 취부되어 수직으로 평행하게 배치된 다수의 가스분리판(16), 상기 가스분리판(16)의 상단부를 취부하는 것으로서 가스분리판(16)과 직각방향으로 일정간격 이격되어 있는 다수의 상부 스파이더(17), 상기 케이싱의(11) 상부를 덮으며 생성된 가스가 유출되는 유출구(18a)가 형성되어 있는 상부커버(18), 그리고 상기 가스 분리판(16)의 1/3 높이까지 채워진 KOH 수용액(19)으로 구성되어 있다.
상기 케이싱(11)은 스테인레스 스틸로 되어 있으며, 절연체(11a)는 합성수지로 된 내부케이싱, 유리코팅, 불소수지코팅, 불소수지 라이닝 등으로 할 수 있다. 그리고 하부 스파이더(12), 중간 스파이더(15) 및 상부 스파이더(17)는 합성수지로 되어 있다.
상기 전해조(10)에는 전해액의 온도를 일정온도(60℃ 내외)로 조절할 수 있도록 KOH 수용액(19)을 순환시키면서 냉각하는 냉각시스템이 연결되어 있다.
전해조(10)에는 또한 가스의 발생에 따른 전해액의 감소를 보충하기 위한 물보충시스템이 구비되어 있다.
그리고 전해조(10)에는 전해조 내부의 압력을 일정범위 내로 유지하기 위한 장치가 구비되어 있는데, 즉 브라운가스의 발생속도를 제어하여 전해조내부의 압력을 조절하기 위하여 (+) 전극봉(14a)과 (-) 전극봉(14b)에 인가되는 전압을 조절하거나 전해조(10)내의 압력이 비정상으로 높을 때 인가되는 전압을 차단하는 정류기를 포함하는 압력조절시스템이 구비되어 있다.
상기 수분제거장치(20)는 냉각수를 수용하는 물탱크(21), 상기 물탱크(21)내부에 설치된 것으로서 유입부가 전해조(10)에 연결되어 전해조(10)로부터 유입되는 브라운가스를 냉각시키는 제1열교환기(22), 상기 물탱크(21) 내부에 설치되어 냉각수를 교반하는 교반기(23), 상기 제1열교환기(22)의 유출부에 연결되어 제1열교환기(22)에서 액화된 물은 저장하고 순수 브라운가스는 유출하는 물수집부(24), 상기 물탱크(21)의 냉각수를 순환시키기 위하여 순환파이프상에 설치된 순환펌프(25), 상기 순환파이프상에 설치되어 순환하는 냉각수를 냉각하는 제2열교환기(26), 그리고 상기 제2열교환기(26)에 차가운 냉매를 순환시키는 냉동기(27)로 구성되어 있다.
상기 물수집부(24)에는 물을 배출하는 콕크(24a)가 구성되어 있어서 물수집부(24)에 수집되는 물의 양이 일정 이상인 경우 콕크(24a)를 개방하여 물을 배출할 수 있다.
냉동기(27)는 통상의 냉동기와 마찬가지로, 압축기(27a), 응축기(27b), 건조기(27c), 증발기(27d)를 냉매인 프레온가스가 순서대로 순환하도록 되어 있다.
상기 역화방지장치는 초미세의 홀(hole)이 형성되어 있는 소염소자를 포함하는 플래시 백 필터(61), 상기 플래시 백 필터(61)의 상류에 설치된 것으로서 비상시 가스의 흐름을 차단하는 차단밸브(62), 상기 차단밸브(62)의 상류에 설치된 것으로서 가스의 압력을 일정하게 유지시키기 위한 자동유량조절밸브(63), 상기 플래시 백 필터(61)와 차단밸브(62)사이의 공급관에 연결된 드레인 관(64), 상기 드레인 관(64)상에 설치된 배출밸브(65), 버너의 소화시 공기를 버너의 토출구 쪽으로 공급하기 위하여 에어 콤퓨레셔(80)와 버너(70)사이에 연결되어 있는공기공급관(66)상에 설치되어 있는 소화밸브(67), 상기 플래시 백 필터(61)에 장착된 것으로서 버너(70)로부터 역류하는 화염의 빛을 감지하여 감지신호를 제어부에 보내는 플래시 백 센서(68), 그리고 상기 플래시 백 센서(68)로부터 감지신호를 받은 경우 상기 차단밸브(62) 및 자동유량조절밸브(63)에 제어신호를 출력하여 이들 밸브를 폐쇄하고, 상기 배출밸브(65) 및 소화밸브(67)에 제어신호를 출력하여 이들 밸브들을 개방하는 제어부(69)로 구성되어 있다.
상기 플래시 백 필터(61)에 구성되어 있는 소염소자는 초미세의 홀이 형성되어 있어서, 브라운가스는 버너(70)쪽으로 흐를 수 있지만 화염은 역류하지 못하도록 하는 기능을 한다.
상기 자동유량조절밸브(63)는 브라운가스의 유량을 조절함으로써 그 압력을 조절하는 것인데, 약 2.3 내지 2.8 바아의 압력으로 조절된다. 이를 위하여 자동유량조절밸브(63)의 하류측에 압력 트랜스미타(pressure transmitter)(69a)를 설치하여 자동유량조절밸브(63)에서 토출되는 가스의 압력을 측정하여 제어부(69)로 보내고 제어부(69)에서는 그 측정신호에 따라 브라운 가스의 압력이 일정범위의 압력이 되도록 자동유량조절밸브(63)를 제어한다. 자동유량조절밸브(63)는 작동시의 속응성 즉 응답속도를 높이기 위하여 에어구동방식을 적용하였다. 자동유량조절밸브(63)는 브라운가스의 압력을 역화가 일어나지 않는 2.3 내지 2.8 바아 로 조절하므로 점화시에 역화가 일어나지 않는다.
제어부(69)는 PLC(Programmable Logic Controller)가 내장되어 있어서 각종 밸브의 제어를 수행한다.
상기와 같이 구성된 본 고안의 대용량 브라운가스 발생 및 연소장치는 다음과 같이 작용한다.
먼저 전해조(10)의 평판형 전극판(13)의 (+) 전극봉(14a)과 (-) 전극봉(14b)에 전압을 인가한다. 전류는 0∼120V의 직류전압을 인가하여 평판형 전극판(13)에 전류가 흐르게 한다. 그러면 전해조(10)내에서 전기분해작용이 일어나 수소가스와 산소가스의 혼합기체인 브라운가스가 발생한다.
실험결과 평판형 전극판(13)은 일정 간격으로 평행 배치하는 경우, 또한 전해액을 KOH 수용액을 사용하는 경우, 전해액의 온도는 60℃ 내외로 유지하는 경우, 그리고 전해조(10) 내부의 압력은 2.2 ∼ 2.7 바아로 유지하는 경우에 많은 브라운가스가 발생하는 것으로 나타났다. 평판형 전극판(13)의 재질을 Ni 도금된 Fe를 사용하는 경우, 전술한 조건에서 시간당 30m3이상의 브라운가스가 발생한다. 이와 같은 양은 종래의 발생량에 비하여 매우 많은 대용량이다.
전해조(10)의 내부에서 발생되는 브라운가스는 다수의 가스분리판(16)에 의하여 분리되어 가스분리판(16)들 사이의 공간을 통하여 상부로 상승하는데 브라운가스는 좁은 간격으로 배치된 가스분리판(16)들 사이에서의 모세관현상에 의하여 상부로 신속하게 이동한다. 따라서 대용량의 브라운가스를 발생하는데 아무런 지장을 초래하지 않는다.
전해조(10) 내부의 전해액 온도는 전해액이 외부의 냉각시스템을 순환하면서 60℃ 내외로 유지하고 전해조(10) 내부의 압력은 평판형 전극판(13)에 흐르는 전류를 제어하여 2.2 ∼ 2.7 바아 로 유지한다.
이와 같이 본 발명은 전해조(10) 자체의 구조가 많은 양의 브라운가스를 발생할 수 있도록 되어 있고 여러개의 전해조(10)가 병렬로 연결되어 있으며, 또한 전해액의 온도, 전해조(10)의 압력 등 대용량의 브라운가스를 발생할 수 있는 조건을 자동으로 유지시켜 주므로 대용량의 브라운가스를 발생한다.
전해조(10)에서 발생된 브라운가스는 수분제거장치(20)에서 다음과 같은 작용에 의하여 수분이 확실하게 제거된다. 생성된 브라운가스는 물탱크(21)내부에 있는 제1열교환기(22)를 통과하게 되는데 이 때 브라운가스는 물탱크(21)의 냉각수와 열교환작용을 하여 냉각되므로 브라운가스에 함유된 수증기와 전해질 증기가 액화된다. 다음에 수분이 분리된 순수 브라운가스와 물은 물수집부(24)로 유입되고 물수집부(24)에서 물은 그대로 물수집부(24)에 남고 순수한 브라운가스만 저장탱크(30)로 흐른다.
물탱크(21)내의 냉각수는 제1열교환기(22)의 브라운가스 냉각효율을 높이기 위하여 일정온도 이하를 유지하여야 하는데 이를 위하여 냉각수는 프레온 가스 냉매와 열교환작용을 하는 제2열교환기(26)를 순환한다. 냉각수의 순환은 순환펌프(25)에 의하여 이루어진다. 냉동기(27)는 냉매의 온도를 차갑게 하고 냉각수는 제2열교환기(26)에서 프레온가스 냉매와 열교환작용을 하므로 제2열교환기(26)를 통과하면 일정온도 이하로 냉각된다. 이와 같이 하여 냉각수의 온도를 일정 이하로 유지된다.
그리고 물탱크(21)의 내부에는 냉각수를 교반하는 교반기(23)가 구성되어 있으므로 냉각수의 온도는 균일하게 되고 그에 따라 제1열교환기(22)에서의 브라운가스 냉각작용은 더욱 효율적으로 행해진다.
이와 같이 본 고안의 수분제거장치(20)는 차가운 상태를 유지하는 냉각수에 의하여 브라운가스를 확실하게 냉각하여 브라운가스에 함유된 증기를 냉각수에 의하여 확실하게 냉각하여 액화시키므로 수분제거율이 매우 높다.
수분이 제거된 브라운가스는 저장탱크(30), 분배기(40), 유량계(50), 브라운가스의 유량을 조절하여 가스압력을 조절하는 자동유량조절밸브(63), 비상시 브라운가스의 공급을 중단하는 차단밸브(62)를 거쳐서 버너(70)에서 토출되면서 연소된다.
버너(70)의 토출구로부터 화염이 역류되는 역화(逆火, flash back)현상이 일어날 수 있는데, 역화는 가스토출압력이 1.8 바아 이하의 저압 점화시, 소화시, 정전시, 기계이상이나 배관계통의 이상시에 발생하며, 또한 여러 버너(70)들을 동시에 사용하는 등으로 인하여 가스압력이 저하되는 경우에 발생한다.
역화가 발생하면 플래시 백 필터(61)에 장착된 플래시 백 센서(68)가 화염의 빛을 감지하여 그 감지신호를 제어부(69)의 PLC(Programmable Logic Controller)에 보낸다. 제어부(69)에서는 플래시 백 센서(68)로부터 감지신호를 받은 경우 차단밸브(62) 및 자동유량조절밸브(63)에 제어신호를 출력하여 이들 밸브를 폐쇄하고, 상기 배출밸브(65) 및 소화밸브(67)에 제어신호를 출력하여 이들 밸브를 개방한다.
차단밸브(62) 및 자동유량조절밸브(63)가 차단되면 브라운가스의 공급이 이중으로 차단되어 브라운가스가 더 이상 플래시 백 필터(61)쪽으로 공급되지 않는다. 그리고 플래시 백 필터(61)의 소염소자는 화염은 통과할 수 없으므로 역류하는 화염은 플래시 백 필터(61)에서 차단된다. 또한 배출밸브(65)가 개방되므로 잔류하는 브라운 가스 및 화염은 드레인관(64)을 통하여 외부로 배출된다.
한편, 제어부(69)는 소화밸브(67)를 개방하므로 에어 콤퓨레셔(80)의 에어는 버너(70)의 토출구로 분사된다. 브라운가스는 에어가 있으면 저절로 소화하는 특성을 가지고 있으므로 버너(70) 근방의 화염을 소화한다. 따라서 외부로부터의 점화요인에 의하여 버너(70)의 재점화와 역화의 재발생을 방지한다.
이와 같이 본 고안은 역화가 발생하였을 때 브라운가스의 공급을 이중으로 차단하고 역류하는 화염은 플래시 백 필터(61)의 소염소자에 형성된 초미세의 홀을 통과하지 못하므로 여기서 역화가 1차적으로 차단되며, 또한 만약 미량의 화염이 플래시 백 필터(61)를 통과한 경우에도 차단밸브(62)와 플래시 백 필터(61)사이에 잔류하는 브라운가스와 화염이 드레인관(64)을 통하여 외부로 배출되므로 역화는 더 이상 일어나지 않는다. 따라서 가스를 대용량으로 발생하고 대량으로 연소시키는 경우에도 역류를 확실하게 방지하여 가스발생장치에서의 응폭이 예방된다.
버너(70)의 소화시에도 차단밸브(62) 및 자동유량조절밸브(63)를 폐쇄하고, 배출밸브(65) 및 소화밸브(67)를 개방하므로 역화가 발생하지 않는다.
이와 같이 구성된 본 고안의 대용량 브라운가스 발생 및 연소장치는 브라운가스의 발생량을 30 m3이상의 대용량으로 하고 확실한 수분제거수단 및 역화방지수단을 구비하고 있으므로 대형 산업설비, 즉 100 톤(ton)/일(day) 규모 이상의 소각로, 20 톤(ton)/시간(hour) 규모 이상의 보일러, 10 톤/일 규모 이상의 소각재 용융로 등에도 적용할 수 있고 동시에 연소에너지를 향상하고 유해물질의 발생을 방지하며 안전사고를 방지하는 효과를 발휘한다.
본 고안은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 고안의 사상과 범위내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 고안이 속하는 기술분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 따라서 그러한 변경 또는 변형은 첨부된 실용신안등록청구의 범위에 속한다 해야 할 것이다.

Claims (1)

  1. 전기적 절연을 위한 절연체(11a)가 내면에 형성되어 있고 경량, 내압성의 케이싱(11), 상기 케이싱(11)의 바닥에 평판형 전극판을 일정 간격으로 배치할 수 있는 홈이 형성되어 있는 하부 스파이더(12), 상기 하부 스파이더(12)의 홈에 하단부가 취부되어 수직으로 평행하게 일정 간격으로 배치된 다수의 평판형 전극판(13), 상기 다수의 평판형 전극판(13)중 양단의 전극판에 직류전원을 인가하기 위한 (+) 전극봉(14a) 및 (-) 전극봉(14b), 상기 다수의 평판형 전극판(13)의 상단부가 취부되는 홈이 하부면에 형성되어 있고 상부면에 가스분리판(16)이 취부되는 홈이 형성되어 있으며 가스가 하부에서 상부로 통과하는 다수의 관통공(15a)이 형성되어 있는 중간 스파이더(15), 하단부가 상기 중간 스파이더(15)의 상부면에 형성되어 있는 홈에 취부되어 수직으로 평행하게 배치된 다수의 가스분리판(16), 상기 가스분리판(16)의 상단부를 취부하는 것으로서 가스분리판(16)과 직각방향으로 일정간격 이격되어 있는 다수의 상부 스파이더(17), 상기 케이싱의(11) 상부를 덮으며 생성된 가스가 유출되는 유출구(18a)가 형성되어 있는 상부커버(18), 그리고 상기 가스 분리판(16)의 1/3 높이까지 채워진 KOH 수용액(19)으로 구성된 다수의 전해조(10)가 병렬로 연결되어 있는 가스발생장치;
    상기 가스발생장치의 각각의 전해조(10)에서 발생된 브라운가스에 함유된 수분을 제거하는 것으로서, 냉각수를 수용하는 물탱크(21), 상기 물탱크(21)내부에 설치된 것으로서 유입부가 전해조(10)에 연결되어 전해조(10)로부터 유입되는 브라운가스를 냉각시키는 제1열교환기(22), 상기 물탱크(21) 내부에 설치되어 냉각수를 교반하는 교반기(23), 상기 제1열교환기(22)의 유출부에 연결되어 제1열교환기(22)에서 액화된 물은 저장하고 순수 브라운가스는 유출하는 물수집부(24), 상기 물탱크(21)의 냉각수를 순환시키기 위하여 순환파이프상에 설치된 순환펌프(25), 상기 순환파이프상에 설치되어 순환하는 냉각수를 냉각하는 제2열교환기(26), 그리고 상기 제2열교환기(26)에 차가운 냉매를 순환시키는 냉동기(27)로 구성되어 있는 다수의 수분제거장치(20);
    상기 각각의 수분제거장치(20)에서 유출되는 브라운가스를 수집하여 일시 저장하는 저장탱크(30);
    상기 저장탱크(30)의 브라운가스를 필요로 하는 버너에 분배하는 분배기(40);
    상기 분배기(40)로부터 공급되는 브라운가스의 유량을 측정하는 유량계(50);
    상기 유량계(50)를 통과한 브라운가스의 압력을 조절하고 역화발생시 역화를 차단하는 것으로서 초미세의 홀이 형성되어 있는 소염소자를 포함하는 플래시 백 필터(61), 상기 플래시 백 필터(61)의 상류에 설치된 것으로서 비상시 가스의 흐름을 차단하는 차단밸브(62), 상기 차단밸브(62)의 상류에 설치된 것으로서 가스의 압력을 일정하게 유지시키기 위한 자동유량조절밸브(63), 상기 플래시 백 필터(61)와 차단밸브(62)사이의 공급관에 연결된 드레인 관(64), 상기 드레인 관(64)상에 설치된 배출밸브(65), 버너의 소화시 공기를 버너의 토출구 쪽으로 공급하기 위하여 에어 콤퓨레셔(80)와 버너(70)사이에 연결되어 있는 공기공급관(66)상에 설치되어 있는 소화밸브(67), 상기 플래시 백 필터(61)에 장착된 것으로서 버너(70)로부터 역류하는 화염의 빛을 감지하여 감지신호를 제어부에 보내는 플래시 백 센서(68), 그리고 상기 플래시 백 센서(68)로부터 감지신호를 받은 경우 상기 차단밸브(62) 및 자동유량조절밸브(63)에 제어신호를 출력하여 이들 밸브를 폐쇄하고, 상기 배출밸브(65) 및 소화밸브(67)에 제어신호를 출력하여 이들 밸브들을 개방하는 제어부(69)로 구성되어 있는 역화방지장치;
    상기 역화방지장치의 플래시 백 필터(61)를 통과한 브라운가스를 연소시키는 버너(70); 그리고
    상기 버너(70)의 소화시 버너(70)에 공급되는 에어를 발생하는 에어 컴퓨레셔(80)로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 대용량 브라운 가스 발생 및 연소장치.
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