KR20040043434A - 단일셀을 이용한 해수 재사용 염소발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발전소의 해수 공급계통에서 사용되는 전기분해형 염소발생장치에 관한 것으로, 해수를 이용한 염소발생장치에 있어서, 해수헤더를 통해 유입된 해수가 해수공급펌프 및 자동여과기를 거쳐 직접 하이포탱크로 공급가능하도록 배관되며; 상기 하이포탱크에는 피드펌프에 의해 탱크내 해수를 단일셀로 이루어진 직류전기분해형 염소발생기와 취수로배관으로 각각 일정비율에 맞추어 공급하도록 배관이 분기되고; 상기 염소발생기의 후단은 리턴관을 통해 상기 하이포탱크와 다시 연결되어 해수의 재사용이 가능하게 설치된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 차염소산소다의 원활한 공급에 의해 알카리를 증대시킴으로써 복수기내 어패류의 생성억제, 전극표면의 부착물 발생감소 및 복수기의 냉각효율 향상을 도모할 수 있게 된다.

Description

단일셀을 이용한 해수 재사용 염소발생장치{SEA WATER RECYCLING CHLORINE GENERATOR BY USING MONO CELL}

본 발명은 발전소의 해수 공급계통에서 사용되는 전기분해형 염소발생장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차염소산소다의 원활한 공급에 의해 알카리를 증대시킴으로써 복수기내 어패류의 생성억제, 전극표면의 부착물 발생감소 및 복수기의 냉각효율 향상을 도모할 수 있도록 개선된 단일셀을 이용한 해수 재사용 염소발생장치에 관한 것이다.

해수를 이용한 종래 염소발생장치는 도 1 및 도 2에서와 같이, 원터치 시스템 방식으로 해수헤더(1)에서 해수공급밸브(2)를 거쳐 해수공급펌프(3)에 의해 흡입된 해수는 이물질을 걸러주는 자동여과장치(4)를 통과한 후 3개의 셀(5a,b,c)들이 한조를 이루어서 된 염소발생기(5) 3세트중 어느 하나를 거치면서 전기분해되어 '차염소산소다(NaClO)'를 발생시키고, 이어 하이포탱크(6)로 보내져 일시 저장되며, 이 저장된 염소는 염소공급펌프(7)에 의해 취수구밸브(11)의 적정개도에 따라 적정량의 차염소산소다가 취수구에 살수되어 해수배관 내부의 어패류 및 미생물 생성을 억제하도록 작동되게 된다.

그런데, 잘 알려져 있는 바와 같이 해수중의 약 3% 용해되어 있는 NaCl을 Na⁺와 Cl^-로 해리하게 되며, 기타 Mg, Ca 등의 양이온 및 SO₄, NO₂등의 음이온을 함유하고 있기 때문에 이것을 무격막 전해조(단일셀)에서 직류전기로 전기분해하게 되면 차염소산소다가 생성되게 된다.

그러나, 종래 염소발생장치내 염소발생기(5)는 3개의 단일셀들을 거치면서 전기분해하고 있으므로 셀들을 거치는 동안 농도가 높아지고, 음극에서는 해수중에약 0.5% 함유되어 있는 MgCl₂가 콜로이드상의 백색침전물을 형성하면서 성장하게 되며, 생성된 수산화물은 음극의 표면이나 전해조에 부착되어 해수의 유로를 방해할 뿐만 아니라 해수중의 탄산가스와 반응하여 MgCO₃가 되어 음극에 부착된 후 고체화됨으로써 전기저항을 감소시켜 염소발생 효율을 급격히 저하시키는 요인이 되었다.

또한, 동절기에는 해수온도가 떨어지기 때문에 부적당한 고전류 밀도의 전해, 양극 코팅막의 소모 및 Mg(OH)₂의 부착으로 인한 전압상승 등 비정상적인 조건에서 산소가스가 부반응으로 발생하여 염소발생 효율을 더욱 저하시켰으며, 아울러 전극의 수명을 급격히 단축시키는 단점으로 작용하였다.

이와 같은 현상에 의해 설비에 설치된 펌프중 다수가 쉽게 손상되고, 가동율이 저하되며, 그로 인한 농도조절이 어렵고, 취수구로 분사하는 차염소산소다의 공급이 불량하여 복수기 해수배관내 해조류 등의 생성이 활발하여 냉각효율의 극심한 저하는 물론 설비의 잦은 트립을 유발하였다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출한 것으로, 해수를 이용한 염소발생장치에서 단일셀의 사용을 가능케하여 차염소산소다의 발생율을 높임으로써 잦은 설비의 트립이나 해조류 등의 생성억제 및 음극 부착물의 생성을 억제하여 설비를 고효율적으로 운용할 수 있도록 한 단일셀을 이용한 해수 재사용 염소발생장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 염소발생장치의 배관 계통도,

도 2는 종래 염소발생장치내 염소발생기의 상세단면도,

도 3은 본 발명 염소발생장치의 배관 계통도,

도 4는 본 발명 염소발생장치내 염소발생기의 상세단면도,

도 5는 본 발명 장치를 구성하는 동절기 무동력 해수계통도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100....해수헤더 110....필터

120....해수공급펌프 200....자동여과기

300....하이포탱크 310....배기팬

330....피드펌프 400....염소발생기

410....단일셀 420....리턴관

500....취수로배관 510....분사노즐

본 발명의 상기한 목적은, 해수를 이용한 염소발생장치에 있어서, 해수헤더를 통해 유입된 해수가 해수공급펌프 및 자동여과기를 거쳐 직접 하이포탱크로 공급가능하도록 배관되며; 상기 하이포탱크에는 피드펌프에 의해 탱크내 해수를 단일셀로 이루어진 직류전기분해형 염소발생기와 취수로배관으로 각각 일정비율에 맞추어 공급하도록 배관이 분기되고; 상기 염소발생기의 후단은 리턴관을 통해 상기 하이포탱크와 다시 연결되어 해수의 재사용이 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 단일셀을 이용한 해수 재사용 염소발생장치를 제공함에 의해 달성된다.

이하에서는, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명 장치의 배관 계통도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명 장치의 요부 상세도이다.

도 3에서와 같이, 해수헤더(100)는 배관에 의해 다수의 해수공급펌프(120)와 병렬연결되고, 해수공급펌프(120)의 전단에는 해수중 포함된 이물질을 1차적으로 걸러주기 위한 필터(110)가 설치된다.

아울러, 병설된 상기 해수공급펌프(120)의 배관상에는 우회유로인 바이패스관(122)이 부설되어 오버되는 해수유량을 조절할 수 있도록 하여줌이 바람직하다.

그리고, 상기 해수공급펌프(120)의 후단은 병설된 자동여과기(200)의 전단과 연결 배관되며, 상기 자동여과기(200)의 후단은 하이포탱크(300)의 하단과 연통 배관된다.

여기에서, 상술한 해수헤더(100), 해수공급펌프(120) 및 자동여과기(200)는 기존과 동일한 설비이나 그 배관순서가 다르게 배관된 것이며, 특히 상기 자동여과기(200)는 해수중 필터(110)를 통해 미처 여과되지 못한 이물질을 다시한번 걸러주는 일종의 필터이다.

하이포탱크(300)의 하단에는 배관이 인출되고, 인출된 배관은 다수개로 분기되어 병설되며, 그 병설된 각 배관상에는 다수의 피드펌프(330)가 설치된다.

또한, 상기 각 피드펌프(330)의 후단에는 이를 취합하는 하나의 배관이 연결되고, 이는 다시 분기되어 단일셀(410)로 이루어진 염소발생기(400)가 3세트로 구성되어 병설된다.

이때, 상기 염소발생기(400)의 전단과 연결된 배관상에는 취수로배관(500)이 병설된다.

염소발생기(400)는 도 4의 도시와 같이, 본체(402)와, 이의 상하부에 설치된 +.-전극봉(404,406) 및 부스바(409)에 의해 통전가능하게 설치된 전원공급부(408), 그리고 직류전류를 공급받는 내부셀들의 상태를 점검하기 위한 점검구(407)로 구성된다.

상기 취수로배관(500) 상에는 다수의 개폐밸브에 의해 제어되는 분사노즐(510)이 설치된다.

그리고, 상기 염소발생기(400)의 후단은 하나의 배관으로 통합된 후 리턴관(420)과 연결되며, 상기 리턴관(420)은 개폐밸브를 갖춘 채 하이포탱크(300)와 연결된다.

즉, 본 발명의 핵심인 해수 재사용(RECYCLE) 구조를 갖춘 것이다.

한편, 염소발생기(400)에서 전기분해시 차염소산소다와 함께 발생되는 수소가스의 배출을 위해 상기 하이포탱크(300)의 상단에는 수소가스배출관(320)이 구비되고, 그 인접측에는 이의 배출을 도와줄 한쌍의 배기팬(310)이 설치된다.

또한, 상기 해수헤더(100)와 해수공급펌프(120), 더욱 바람직하게는 필터(110)와의 사이 배관상에는 인출관(700)이 설치되는데 도 5의 도시와 같이 상기 인출관(700)은 발전소 복수기(600)의 해수출구라인(620)중 일부로부터 인출되어 구비된다.

이는 해수를 해수입구라인(610)을 통해 복수기(600)로 공급하여 이를 냉각하는 과정에서 온도상승된 해수, 대략 10~30℃ 정도인 상기 해수를 동절기 10℃ 이하로 떨어진 헤수헤더(100)내 유입 해수와 교반시켜 최소한 염소발생기(400)로 공급될 때에는 10℃ 이상이 유지되도록 하여 전기분해시 저온에 의해 음극판(백금도금)의 손상을 최대한 억제토록 하기 위함이다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 작동관계는 다음과 같다.

먼저, 배기팬(310)을 작동시켜 해수 전해시 생성된 수소가스와 이에 일정량 함유된 염소의 일부가 수소가스배출관(320)을 통해 배출되고, 배출된 혼합체중 수소는 분리탑에서 분리된 후 대기중으로 배출되며 염소는 포집된다.

이어, 선택된 어느 하나의 해수공급펌프(120)가 가동됨으로써 해수헤더(100) 및 필터(110)를 거친 해수가 자동여과기(200)를 다시 한번 거친 후 하이포탱크(300)로 공급되게 된다.

하이포탱크(300)내 해수의 유량이 일정레벨에 이르면 해수의 공급은 중단되고 어느 하나의 피드펌프(330)가 구동되어 해수중 일부를 선택된 어느 하나의 염소발생기(400)로 공급시킨다.

또한, 일부 해수는 취수로배관(500)을 거쳐 취수로에 분사노즐(510)을 통해 살수되게 되는데 후술되겠지만 이때 살수되는 해수중 염소량이 많을 경우에는 해수배관 내부에서 생성되는 어패류 혹은 미생물의 성장을 급속히 억제시킬 수 있게 된다.

염소발생기(400)에서는 공급된 직류전원에 의해 해수를 전기분해하게 되고, 이때 차염소산소다가 생성되게 되는데 이 차염소산소다는 Mn이온을 MnO₂로 만들어 알카리의 증대를 유도함으로써 마그네슘이온과 수산화이온이 전극판의 음극에 도달하기 전에 서로 반응시켜 음극 표면에서의 부착물 형성을 억제하게 된다.

아울러, 생성된 차염소산소다는 다시 리턴관(420)을 타고 하이포탱크(300)로 회귀되게 된다.

따라서, 상기 하이포탱크(300)에는 해수헤더(100)를 통해 공급된 전기분해 전의 해수와 전기분해 완료되어 차염소산소다가 과량 함유된 해수가 공존하게 되며, 다시 상술한 과정을 거쳐 순환반복되면서 차염소산소다를 원활하면서도 일정량 이상으로 상시 발생시킬 수 있게 된다.

더구나, 동절기에도 상술하였던 바와 같이 수온에 영향을 받지 않음으로써 원활한 가동성을 확보할 수 있게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 염소발생기가 단일셀로 이루어져 있고 직류방식이라 농도조정이 쉽고 차염소산소다의 발생이 활발하여 복수기내는 물론 해수배관내에서의 어패류 및 미생물의 생성억제 효과와, 구조가 간단하고 단순하여 설치 조립이 용이한 효과는 물론 동절기 사용시에도 음극판의 손상이 극소화되어 그 수명을 연장시키는 효과를 제공한다.

Claims (2)

1. 해수를 이용한 염소발생장치에 있어서,

   해수헤더(100)를 통해 유입된 해수가 해수공급펌프(120) 및 자동여과기(200)를 거쳐 직접 하이포탱크(300)로 공급가능하도록 배관되며;

   상기 하이포탱크(300)에는 피드펌프(330)에 의해 탱크내 해수를 단일셀(410)로 이루어진 직류전기분해형 염소발생기(400)와 취수로배관(500)으로 각각 일정비율에 맞추어 공급하도록 배관이 분기되고;

   상기 염소발생기(400)의 후단은 리턴관(420)을 통해 상기 하이포탱크(300)와 다시 연결되어 해수의 재사용이 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 단일셀을 이용한 해수 재사용 염소발생장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 해수헤더(100)와 해수공급펌프(120) 사이에는 복수기(600)의 해수출구라인으로부터 인출된 인출관(700)이 연통 배관되는 것을 특징으로 하는 단일셀을 이용한 해수 재사용 염소발생장치.