KR20070077530A - 냉각탑에서의 냉각용수 회수시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉각탑에서의 냉각용수 회수시스템에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 냉각탑에서의 냉각용수 회수시스템은 상부가 개방된 냉각탑의 상단부에 설치되며, 하나 이상의 중공사막필터와 상기 중공사막필터를 고정시키는 고정부가 구비된 중공사막필터모듈; 상기 중공사막필터모듈과 연결되는 흡입포트; 냉각탑 외부에 설치되어 냉각탑 내부의 물을 순환시키는 순환펌프; 및 상기 흡입포트와 상기 순환펌프의 냉각탑 내로의 인입측 배관과 연결되어 상기 냉각탑에서 발생되는 수증기 및 수증기와 물이 혼합된 미스트가 상기 흡입포트에 의해 흡입되도록 하는 회수관; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라 본 발명은 수증기 및 미스트를 중공사막필터모듈을 이용하여 대기로 방출되는 수증기 및 미스트를 회수할 수 있도록 하여 회수율을 향상시켜 물 부족으로부터 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 작은 진공압에 의해 회수가 가능하고, 중공사막필터모듈을 이용하므로 순수에 가까운 물을 회수할 수 있어 별도의 정수처리 없이 바로 사용할 수 있어 운전비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
냉각탑, 냉각용수, 회수, 중공사막필터모듈, 송풍팬, 친수성, 코팅, 표면개질

Description

냉각탑에서의 냉각용수 회수시스템{Recovery System and Method of Cooling Water at Cooling Tower}
도 1은 종래의 냉각탑의 내부구조를 나타낸 도면.
도 2와 도 3은 본 발명에 의한 냉각탑에서의 냉각용수 회수시스템의 개략적인 구조를 각각 나타낸 사시도 및 단면도.
도 4와 도 5는 중공사막필터모듈을 각각 나타낸 평면도 및 측면도.
<도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 냉각탑 2: 충전재
10: 중공사막필터모듈 11: 중공사막필터
12: 고정부 13: 흡입포트
14: 압력계 20: 순환펌프
30: 회수관 40: 송풍팬
50: 벤튜리관
본 발명은 냉각탑에서의 냉각용수 회수시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉각탑에서 발생되는 수증기를 회수하여 용수로 재활용하도록 하기 위한 냉각탑에서의 냉각용수 회수시스템에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이, 냉각탑은 냉동기의 응축기에 사용하는 냉각용수를 재차 사용하기 위하여 실외공기와 직접 접속시켜 냉각하는 일종의 열교환장치이다.
화력발전소나 화학공장 등에서는 다량의 냉각수를 필요로 하는데, 양질의 공업용수를 대량으로 계속해서 공급하기란 어려운 점이 많기 때문에, 대부분의 경우에는 일단 사용하여 온도가 올라간 물을 냉각해서 다시 사용하고 있다. 이 때 대규모의 냉각조작을 위해 냉각탑이 사용된다.
이러한 냉각탑은 열교환 방식에 따라 향류형(向流型)과 직교류형으로 크게 나뉘며, 통풍방식에 따라 자연통풍식과 강제통풍식으로 나눈다. 최근에는 소형이고 성능이 좋으며, 운전의 안정성도 우수한 기계적인 강제통풍 방식이 많이 채택되고 있다. 특히, 공기조화 설비용으로서는 주로 강제통풍식이 사용되는데, 내부에 충전물을 넣은 것이 많다. 이때 사용되는 충전재료로는 목재·대나무·염화비닐·폴리에스테르 수지·금속박판·석면판·도기관(陶器管) 등이 사용된다.
냉각탑은 물을 찬 공기에 접속시키면 물의 일부가 증발하는데, 이 때 증발에 필요한 열을 빼앗아 수온(水溫)을 내리는 현상을 이용하며, 대부분의 냉각탑은 상부에서 물을 흘려보내고 밑에서 공기를 불어 넣도록 되어 있다.
향류형 강제통풍식의 일예로는 한국등록특허 10-0473388호(발명의 명칭: 냉각용수 회수 시스템)에 개시된 바 있다.
상기 냉각용수 회수 시스템은 냉각탑, 냉각장치 또는 굴뚝위에 장착되어 수증기를 회수할 수 있는 시스템에 있어서, 상기 시스템은 냉각탑, 냉각장치 또는 굴뚝 위에 장착되어 될 수 있는 지름을 갖는 원통형 하우징으로 된 냉각용수 회수 시스템A(101)로 되고, 상기 원통형 시스템A(101)의 내부에는 수증기를 흡수할 수 있는 섬유 필터(102)가 충진되고, 그 중심부분에는 회전축(103)이 장착되고, 상기 회전축에는 흡수된 물을 회수하기 위하여 상기 원통형 하우징으로 된 냉각용수 회수 시스템A(101)의 내측 벽까지 신장되는 가이드판(104)이 장착되고, 상기 원통형 하우징으로 된 냉각용수 회수 시스템A(101)의 내측 벽에는 압축판(105)이 장착되고, 냉각용수 회수 시스템A(101)의 하단부에는 떨어진 물은 받는 물받이(106)가 상기 회전축(103)에 부착되어 구성됨을 특징으로 한다.
이러한 냉각용수 회수 시스템은 강제통풍식으로 되어 있으나 섬유필터를 통과하지 못한 수증기가 응축되어 생성된 물을 회수하도록 되어 있어 섬유필터에 의한 수증기의 회수율이 높으나 응축된 물을 별도의 정수처리를 하여야 하므로 효율적인 운전이 되지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 수증기 및 미스트의 회수율을 향상시켜 물의 소비를 줄일 수 있도록 하는 냉각탑에서 발생하는 냉각용수의 회수시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 순수에 가까운 물을 회수하도록 하여 별도의 정수처리없이 바로 사용할 수 있도록 함으로써 운전비용을 절감할 수 있도록 하는 냉각탑에서 발생하는 냉각용수의 회수시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상부가 개방된 냉각탑의 상단부에 설치되며, 하나 이상의 중공사막필터와 상기 중공사막필터를 고정시키는 고정부가 구비된 중공사막필터모듈; 상기 중공사막필터모듈과 연결되는 흡입포트; 냉각탑 외부에 설치되어 냉각탑 내부의 물을 순환시키는 순환펌프; 및 상기 흡입포트와 상기 순환펌프의 냉각탑 내로의 인입측 배관과 연결되어 상기 냉각탑에서 발생되는 수증기 및 수증기와 물이 혼합된 미스트가 상기 흡입포트에 의해 흡입되도록 하는 회수관; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 상기 중공사막필터는 수평으로 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 중공사막필터의 외부표면에는 다공질의 친수성 코팅물질이 코팅된 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 상기 중공사막필터의 외부표면은 친수성으로 표면개질된 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 상기 중공사막필터모듈은 두개 이상 구비되며, 흡입포트가 회수관에 직렬 또는 병렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 냉각탑의 상부에는 냉각탑에서 발생된 수증기와 미스 트를 상기 중공사막필터모듈로 송풍되도록 하는 송풍팬이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 순환펌프의 냉각탑 내로의 인입측 배관과 회수관의 결합부위에 벤튜리관이 더 구비된 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 냉각탑에서의 냉각용수 회수방법은 a) 냉각탑 외부에 설치된 순환펌프에 의해 냉각탑 내부의 물을 순환시키는 단계; b) 상기 순환펌프의 냉각탑 내로의 인입측 배관과 연결된 회수관에 흡입압력을 발생시키는 단계; c) 발생된 흡입압력을 이용하여 상기 회수관과 연결된 흡입포트로 흡입시키는 단계; d) 상기 흡입포트와 연통된 중공사막필터모듈에 의해 냉각탑에서 발생되는 수증기 및 수증기와 물이 혼합된 미스트가 흡입되도록 하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 e) d)단계시에 냉각탑의 상부에 구비된 송풍팬에 의해 냉각탑에서 발생된 수증기와 미스트를 상기 중공사막필터모듈로 송풍되도록 하는 단계; 를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 b)단계에서 순환펌프의 냉각탑 내로의 인입측 배관과 회수관의 결합부위에 구비된 벤튜리관에 의한 분사에 의해 흡입압력이 발생되는 것을 특징으로 한다.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 냉각탑에서의 냉각용수 회수시스템을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 2와 도 3은 본 발명에 의한 냉각탑에서의 냉각용수 회수시스템의 개략적 인 구조를 각각 나타낸 사시도 및 단면도이고, 도 4와 도 5는 중공사막필터모듈을 각각 나타낸 평면도 및 측면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 냉각탑에서의 냉각용수 회수시스템은 상부가 개방된 냉각탑(1)의 상단부에 설치되는 중공사막필터모듈(10); 상기 중공사막필터모듈(10)과 연결되는 흡입포트(13); 냉각탑(1) 외부에 설치되어 냉각탑(1) 내부의 물을 순환시키는 순환펌프(20); 및 상기 흡입포트(13)와 상기 순환펌프(20)의 냉각탑(1) 내로의 인입측 배관(31)과 연결되는 회수관(30); 을 포함하여 구성된다.
상기 냉각탑(1)은 원통형 하우징 형태로 되며, 상기 냉각탑의 내부에는 기액 접촉이 용이하게 될 수 있도록 하기 위한 충전재(2)가 구비되어 있다. 상기 충전재(2)는 목재·대나무·염화비닐·폴리에스테르 수지·금속박판·석면판·도기관(陶器管) 등 종래의 충전재를 사용한다.
상기 중공사막필터모듈(10)은 상부가 개방된 냉각탑의 상단부에 설치되며, 하나 이상의 중공사막필터(UF Filter)(11)와 상기 중공사막필터(11)를 고정시키는 고정부(12)가 구비되어 있다. 이때, 상기 중공사막필터(11)는 수평으로 설치되는 것이 바람직하다. 상기 중공사막필터(11)는 0.01~0.04미크론으로 미세하며, 세균이나 불순물을 깨끗하게 걸러내고 미네랄 성분이 그대로 함유된 깨끗한 물만을 통과시키게 되는 것으로 공지된 것을 사용한다. 상기 중공사막필터(11)의 외부표면에는 다공질의 친수성 코팅물질로 코팅되는 것이 바람직하다.
친수성 코팅물질로는 친수성 수지와 소량의 계면활성제, 경화제, 과량의 알코올 용액으로 구성된 친수성 코팅제를 사용하거나, 친수성 고분자 또는 친수성 계 면활성제, 폴리아크릴산염, 친수성 아크릴계 수지, 2-히드록시에틸메타크릴레이트의 중합체 또는 폴리비닐 알콜과 같은 친수성 중합체, 광촉매 산화티타늄 코팅제 등 공지된 친수성 코팅물질을 이용하게 된다.
또한, 상기 중공사막필터(11)의 외부표면은 친수성으로 표면개질되어도 무방하다. 표면개질방법은 플라즈마나 코로나방전 등을 이용하여 표면을 개질한다.
상기 고정부(12)는 상기 중공사막필터(11)를 고정시키는 역할을 한다. 상기 고정부(12)의 상부 일측에는 상기 중공사막필터(11)와 연통되어 상기 중공사막필터(11)를 거친 수증기와, 수증기와 물의 혼합물인 미스트가 흡입되도록 하는 흡입포트(13)가 구비되어 있다. 실제로는 흡입되는 수증기 및 미스트는 중공사막필터모듈(10)을 통과하게 되면 온도가 저하되게 되어 물로 응축되게 된다. 상기 흡입포트(13)는 상기 중공사막필터(11)를 거친 수증기와, 수증기와 물의 혼합물인 미스트가 흡입되기 용이하도록 하부로 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 고정부(12)에는 흡입포트(13)로부터 흡입되는 진공압을 측정하기 위한 압력계(14)가 설치되게 된다.
이와 같이 본 발명은 중공사막필터모듈(10)을 이용하여 필터링하여 냉각용수를 회수하므로 순수한 물에 가까운 정수를 회수할 수 있으며, 이 회수된 물은 별도의 정수과정을 거치지 않고 바로 사용할 수 있고, 이에 따라 운전비용을 절감할 수 있게 된다.
상기 흡입포트(13)는 상기 중공사막필터모듈(10)의 중공사막필터(11)와 연결되어 중공사막필터(11)를 거친 물을 흡입하도록 하는 역할을 한다. 상기 중공사막 필터모듈(10)이 둘이상 구비되는 경우에는 상기 흡입포트(13)가 상기 회수관(30)에 직렬 또는 병렬로 연결되는 것이 바람직하다.
상기 순환펌프(20)는 냉각탑(1) 외부에 설치되어 냉각탑(1) 내부의 물을 순환시키는 역할을 한다.
상기 회수관(30)은 상기 흡입포트(13)와 상기 순환펌프(20)의 냉각탑(1) 내로의 인입측 배관(31)과 연결되어 상기 냉각탑(1)에서 발생되는 수증기 및 수증기와 물이 혼합된 미스트가 상기 흡입포트(13)에 의해 흡입되도록 하는 역할을 한다. 상기 인입측 배관(31)으로 펌핑되는 상기 순환펌프(20)의 펌핑압력에 의해 회수관(30)이 부압이 걸리게 되므로 회수관(30)과 연결된 흡입포트(13)가 부압이 걸리게 된다. 따라서, 냉각탑(1)에서 발생되는 수증기 및 미스트가 흡입포트(13)에 의해 상부로 빨려 들어가게 된다.
이때, 냉각탑에서 발생되는 부압은 작은 압력이므로 수율의 향상을 위해 상기 냉각탑(1)의 상부에는 냉각탑에서 발생된 수증기와 미스트를 상기 중공사막필터모듈(10)로 송풍되도록 하는 송풍팬(40)이 더 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 흡입포트(13)에 효율적인 부압이 발생되도록 상기 순환펌프(20)의 냉각탑(1) 내로의 인입측 배관(31)과 회수관(30)의 결합부위에 벤튜리관(50)이 더 구비되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성으로 된 냉각탑에서의 냉각용수 회수시스템을 이용하여 다음과 같은 방법으로 냉각용수를 회수하게 된다.
먼저, 냉각탑(1) 외부에 설치된 순환펌프(20)에 의해 냉각탑(1) 내부의 물을 순환시킨다. 이렇게 되면 상기 순환펌프(20)의 냉각탑(1) 내로의 인입측 배관(31)과 연결된 회수관(30)에 흡입압력이 발생되게 된다. 이때, 순환펌프(20)의 냉각탑(1) 내로의 인입측 배관(31)과 회수관(30)과의 결합부위에 구비된 벤튜리관(50)에 의한 분사에 의해 흡입압력이 발생되도록 하는 것이 바람직하다. 이어서, 발생된 흡입압력을 이용하여 상기 회수관(30)과 연결된 흡입포트(13)로 흡입시킨다. 상기 흡입포트(13)와 연통된 중공사막필터모듈(10)에 의해 냉각탑(1)에서 발생되는 수증기 및 수증기와 물이 혼합된 미스트가 흡입되도록 한다. 이때, 냉각탑(1)의 상부에 구비된 송풍팬(40)에 의해 냉각탑(1)에서 발생된 수증기와 미스트를 상기 중공사막필터모듈(10)로 송풍되도록 하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 본 발명은 수증기 및 미스트를 중공사막필터모듈을 이용하여 대기로 방출되는 수증기 및 미스트를 회수할 수 있도록 하여 회수율을 향상시켜 물 부족으로부터 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 작은 진공압에 의해 회수가 가능하고, 중공사막필터모듈을 이용하므로 순수에 가까운 물을 회수할 수 있어 별도의 정수처리 없이 바로 사용할 수 있어 운전비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

Claims (10)

  1. 상부가 개방된 냉각탑의 상단부에 설치되며 하부가 밀폐된 하나 이상의 중공사막필터와, 상기 중공사막필터를 고정시키는 고정부가 구비된 중공사막필터모듈;
    상기 중공사막필터모듈과 연결되는 흡입포트;
    냉각탑 외부에 설치되어 냉각탑 내부의 물을 순환시키는 순환펌프;
    상기 흡입포트와 상기 순환펌프의 냉각탑 내로의 인입측 배관과 연결되어 상기 냉각탑에서 발생되는 수증기 및 수증기와 물이 혼합된 미스트가 상기 흡입포트에 의해 흡입되도록 하는 회수관;
    을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉각탑에서의 냉각용수 회수시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 중공사막필터모듈은 수평으로 설치되는 것을 특징으로 하는 냉각탑에서의 냉각용수 회수시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 중공사막필터모듈의 외부표면에는 다공질의 친수성 코팅물질이 코팅된 것을 특징으로 하는 냉각탑에서의 냉각용수 회수시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 중공사막필터모듈의 외부표면은 친수성으로 표면개질된 것을 특징으로 하는 냉각탑에서의 냉각용수 회수시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,
    상기 중공사막필터모듈은 두개 이상 구비되며, 흡입포트가 회수관에 직렬 또는 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 냉각탑에서의 냉각용수 회수시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각탑의 상부에는 냉각탑에서 발생된 수증기와 미스트를 상기 중공사막필터모듈로 송풍되도록 하는 송풍팬이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 냉각탑에서의 냉각용수 회수시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,
    순환펌프의 냉각탑 내로의 인입측 배관과 회수관의 결합부위에 벤튜리관이 더 구비된 것을 특징으로 하는 냉각탑에서의 냉각용수 회수시스템.
  8. a) 냉각탑 외부에 설치된 순환펌프에 의해 냉각탑 내부의 물을 순환시키는 단계;
    b) 상기 순환펌프의 냉각탑 내로의 인입측 배관과 연결된 회수관에 흡입압력 을 발생시키는 단계;
    c) 발생된 흡입압력을 이용하여 상기 회수관과 연결된 흡입포트로 흡입시키는 단계;
    d) 상기 흡입포트와 연통된 중공사막필터모듈에 의해 냉각탑에서 발생되는 수증기 및 수증기와 물이 혼합된 미스트가 흡입되도록 하는 단계;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉각탑에서의 냉각용수 회수방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    e) d)단계시에 냉각탑의 상부에 구비된 송풍팬에 의해 냉각탑에서 발생된 수증기와 미스트를 상기 중공사막필터모듈로 송풍되도록 하는 단계;
    를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉각탑에서의 냉각용수 회수방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    b)단계에서 순환펌프의 냉각탑 내로의 인입측 배관과 회수관의 결합부위에 구비된 벤튜리관에 의한 분사에 의해 흡입압력이 발생되는 것을 특징으로 하는 냉각탑에서의 냉각용수 회수방법.
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