KR200328110Y1 - 증발기의 비응축 가스 벤팅 구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 해수 담수화 설비용 증발기에서 내부에 발생되는 비응축 가스를 제거하기 위해 증발기 외부로 돌출되는 케스케이드(cascade) 파이프를 사용하는 담수화 설비용 증발기의 배기장치에 관한 것이다.

본 고안에 따르면, 다단 증발식 해수 담수화 설비를 구성하는 증발기에 설치되는 벤팅 구조로서, 각 단의 증발실의 상부와 그 다음 단의 증발실의 상부를 연결하는 벤트 파이프 및 상기 벤트 파이프가 각 증발실의 상부에 결합될 때 결합부에 개제되는 오리피스 플레이트로 구성되는 증발기의 벤팅 구조가 제공된다.

본 고안에 의하면, 증발기 내에서 열 교환이 일어나는 것을 방해하고 유체가 원활하게 흐르는 것을 방해하는 비응축 가스를 제거할 수 있어, 해수 담수화 설비의 운전을 원활히 하는데 크게 기여할 수 있고, 또한 오리피스 플레이트를 시험 운전 도중 자주 교체하는 경우 등에도 작업자가 실수 하지 않고 편리하게 교체할 수 있다.

Description

증발기의 비응축 가스 벤팅 구조 {Non-Condensate Gas Venting Structure for Evaporator}

본 고안은 해수 담수화 설비용 증발기에서 내부에 발생되는 비응축 가스를 제거하기 위해 증발기 외부로 돌출되는 케스케이드(cascade) 파이프를 사용하는 담수화 설비용 증발기의 배기장치에 관한 것이다.

도 1에는 통상적인 다단 증발(Multi Stage Flashing: MSF) 방식의 해수 담수화 설비의 단면도가 도시되어 있다.

도 1에 도시된 것과 같이, 해수를 이용하여 담수를 생산하는 해수 담수화 설비 중 MSF 방식에 의한 해수 담수화 설비는 여러 단의 증발실이 일렬로 배열되어 이루어진 증발기(evaporator)(1), 상기 증발기(1)에 해수(brine)를 가열하여 공급하는 해수가열기(brine heater) 및 상기 해수가열기에서 가열된 해수(brine)를 상기 증발기(1)에 고루 보내주는 디스터리뷰션 해더(3)와 상기 증발기(1)에 보충되는 해수에서 공기, 특히 산소를 제거하는 탈기기(2)를 포함하여 구성된다.

상기 증발기의 내부에서는 증발된 해수가 상대적으로 낮은 온도의 해수가 흐르는 튜브 표면에서 응축하여 증류수가 생성된다. 이때, 증발된 해수 중 일부 는 응축되지 않고 잔존하게 되는데, 이 비응축 가스는 증발기 내에서 증기의 흐름을 방해하고 열 전달 효율을 떨어뜨리는 등 문제점을 일으킨다. 이에 비응축 가스를 배출시키기 위한 적절한 조치가 요구된다.

본 고안은, 앞서 설명한 것과 같은 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로서, 본 고안의 목적은 비응축 가스를 원활하게 배출하여 증발기의 운전이 원활하게 수행되도록 하는 증발기 벤팅 구조를 개발하는 것이다.

도 1은 통상적인 다단 증발 방식의 해수 담수화 설비의 단면도.

도 2는 도 1의 해수 담수화 설비를 구성하는 증발기의 내부의 구성을 설명하는 단면 사시도.

도 3a 내지 도 3c는 상기 벤트 파이프의 상세 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 증발기 2: 탈기기

3: 디스터리뷰션 헤더 4: 벤트 파이프

5: 플랜지 6: 개스킷

7: 오리피스 플레이트 8: 워터 박스

9: 튜브 번들 10: 튜브 서포트 플레이트

11: 파티션 플레이트 12: 증발 챔버

13: 증발기 외부 서포트 14: 오리피스 홀

15: 교체용 손잡이

상기와 같은 본 고안의 목적은, 다단 증발식 해수 담수화 설비를 구성하는 증발기에 설치되는 벤팅 구조로서, 각 단의 증발실의 상부와 그 다음 단의 증발실의 상부를 연결하는 벤트 파이프 및 상기 벤트 파이프가 각 증발실의 상부에 결합될 때 결합부에 개제되는 오리피스 플레이트로 구성되는 증발기의 벤팅 구조를 제공함으로써 달성된다.

여기서, 상기 오리피스 플레이트에는 교체가 편리하도록 손잡이부가 형성되어 있고, 증발기의 각 단마다 설치되는 부위에 따라 다른 오리피스 플레이트의 오리피스 구멍 직경을 상기 오리피스 플레이트를 분리하지 않고도 알 수 있도록 규격 표시부가 상기 오리피스 플레이트에 구비되는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 2에는 도 1의 해수 담수화 설비를 구성하는 증발기의 내부의 구성을 설명하는 사시도가 도시되어 있다.

도 2에 도시된 것과 같이, 해수 담수화 설비용 증발기(evaporator)의 내부에는 3000개 이상의 튜브가 설치되는 튜브 번들(9), 상기 튜브를 지지하는 튜브 서포트 플레이트(10), 상기 증발기의 각 단(stage)을 나누는 파티션 플레이트(11), 및 해수가 유입되어 증발하는 증발 챔버(12)가 구비된다. 상기 증발기의 외부에는 증발기의 한 단의 튜브를 흐른 해수가 다음 단의 튜브로 흐르는 것을 돕는 워터 박스(8) 가 구비된다.

상기와 같은 구성을 가지는 증발기 내에서, 응축되지 않고 잔존하는 비응축 가스는 상기 증발기의 한 단의 중앙 상부와 다음 단의 일측 상부를 벤트 파이프(4)로 연결함으로써 다음 단으로 배출할 수 있다.

상기 벤트 파이프(4)를 상기 증발기의 각 단에 소정 개수씩 설치하여 상기 증발기 내에서의 증기의 흐름을 원활하게 한다.

다단 증발 방식의 해수 담수화 설비에서는 각 단의 증발기의 압력이 서서히 낮아지므로, 이러한 압력 구배에 의해 상기 벤트 파이프(4)를 통한 증기의 이송이 가능하다. 그리고 위와 같은 단계적인 압력 구배는 궁극적으로 증발기 외부에 설치되는 진공 시스템(미도시)에 의해 유지된다.

도 3a 내지 도 3c에는 상기 벤트 파이프의 상세 단면도가 도시되어 있다.

도 3a 내지 도 3c에 도시된 것과 같이, 상기 벤트 파이프(4)가 상기 증발기(1)의 상부에 연결되는 구조는 벤트 파이프에 결합되는 상부 플랜지(5)와, 상기 증발기 상부 파이프에 연결되는 하부 플랜지와, 상기 상부 플랜지(5) 및 하부 플랜지 사이에 개재되는 오리피스 플레이트(7)로 구성된다. 그리고, 상기 오리피스 플레이트(7)와 상기 플랜지(5) 사이에는 개스킷(6)을 삽입하여 증기의 누설을 막는것이 바람직하다.

상기 오리피스 플레이트(7) 중앙에 형성되는 오리피스 홀(14)의 직경은, 증발기의 운전 중의 유속과 압력 구배 등을 고려하여 결정되며, 각 단마다, 그리고 각 단에서의 위치마다 오리피스 홀(14)의 직경이 달라진다.

상기 오리피스 플레이트(7)는 상기 증발기의 운전 상태에 따라 원활한 운전을 위해 오리피스의 치수를 바꿔주기 위해 자주 교체된다. 따라서, 상기 도 3c에 잘 도시된 것과 같이, 교체용 손잡이(15)를 형성하고, 상기 교체용 손잡이(15) 일측에 상기 오리피스 규격을 표시하는 규격 표시부를 구비하는 것이 바람직하다.

본 고안에 의하면, 증발기 내에서 열 교환이 일어나는 것을 방해하고 유체가 원활하게 흐르는 것을 방해하는 비응축 가스를 제거할 수 있어, 해수 담수화 설비의 운전을 원활히 하는데 크게 기여할 수 있고, 또한 오리피스 플레이트를 시험 운전 도중 자주 교체하는 경우 등에도 작업자가 실수하지 않고 편리하게 교체할 수 있다.

이상에서는 본 고안의 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나, 본 고안은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 실용신안등록청구의 범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능할 것이다.

Claims (2)

1. 다단 증발식 해수 담수화 설비를 구성하는 증발기에 설치되는 벤팅 구조로서,

   각 단의 증발실의 상부와 그 다음 단의 증발실의 상부를 연결하는 벤트 파이프 및

   상기 벤트 파이프가 각 증발실의 상부에 결합될 때 결합부에 개제되는 오리피스 플레이트로 구성되는 것을 특징으로 하는 증발기의 벤팅 구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 오리피스 플레이트에는 교체가 편리하도록 손잡이부가 형성되어 있고, 증발기의 각 단마다 설치되는 부위에 따라 다른 오리피스 플레이트의 오리피스 구멍 직경을 상기 오리피스 플레이트를 분리하지 않고도 알 수 있도록 규격 표시부가 상기 오리피스 플레이트에 구비되는 것을 특징으로 하는 증발기의 벤팅 구조.