KR20120020810A - 고체입자 저장탱크를 구비한 다관형 순환유동층 열교환기의 자체 청소방법 및 그 자체 청소형 다관형 순환유동층 열교환기 - Google Patents

고체입자 저장탱크를 구비한 다관형 순환유동층 열교환기의 자체 청소방법 및 그 자체 청소형 다관형 순환유동층 열교환기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고체입자 저장탱크를 구비한 다관형 순환유동층 열교환기의 자체 청소방법 및 그 자체 청소형 다관형 순환유동층 열교환기에 관한 것으로, 그 목적은 다관형 순환유동층 열교환기에 설치된 다공판의 하부에 고체입자 저장탱크를 구비하고, 스크류를 이용저장된 고체입자를 유입되는 배가스의 유로에 투입하여, 다관형 순환유동층 열교환기의 시동시 부유된 고체입자가 다공판의 하면과 구멍 주위와 충돌하여 다공판의 파울링 문제를 해결토록 한 고체입자 저장탱크를 구비한 다관형 순환유동층 열교환기의 자체 청소방법 및 그 자체 청소형 다관형 순환유동층 열교환기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 구성은 다관형 순환유동층 열교환기에 있어서, 상기 다공판의 하부쪽 동체에 위치하여 고체입자를 저장토록 한 고체입자 저장탱크와; 이 고체입자 저장탱크에 저장된 고체입자를 배가스 유입구에 공급하여 부유토록 하는 저장탱크 스크류피더;를 더 포함하여, 시동시 부유된 일부 고체입자가 다공판 하부와 충돌하여 파울링을 제거토록 구성한 고체입자 저장탱크를 구비한 자체청소형 다관형 순환유동층 열교환기와 이를 이용한 자체청소방법을 발명의 특징으로 한다.

Description

고체입자 저장탱크를 구비한 다관형 순환유동층 열교환기의 자체 청소방법 및 그 자체 청소형 다관형 순환유동층 열교환기{Self-cleaning method of circulating fluidized bed with multiple vertical tubes with solid particle storage tank and its self-cleaning type circulating fluidized bed with multiple vertical tubes}
본 발명은 고체입자 저장탱크를 구비한 다관형 순환유동층 열교환기의 자체 청소방법 및 그 자체 청소형 다관형 순환유동층 열교환기에 관한 것으로, 자세하게는 소각로 등의 연소로로부터 배출되는 다량의 오염성분을 함유한 고온의 배가스로부터 폐열을 회수하고, 또한 배가스 내의 오염성분에 의한 파울링을 제거하는 방법 및 그 자체 청소형 열회수장치에 관한 것이다.
소각로 등의 연소로로부터 배출되는 다량의 오염성분을 함유한 부식성의 고온 배가스에는 다량의 분진과 산성성분을 함유하고 있다. 그리고 이러한 배가스에는 미세한 분진과 용융온도가 낮은 여러 가지의 용융염들이 있고 또한 산성가스로서 SOx, NOx, HCl 그리고 다이옥신 등이 함유될 수 있다.
따라서 이러한 배가스로부터 에너지를 회수하기 위하여 일반적인 열교환기를 사용하는 경우, 전열면에 파울링 및 부식현상이 나타날 수 있다. 전열면에서의 파울링이 심한 경우, 열교환기의 성능이 감소하며, 또한 열교환기의 배가스 유로를 막아 통풍저항이 증가하여 배가스의 유량이 감소하게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해 제시된 기술로 고체입자 다관형 순환유동층 열교환기의 특허가 있는데, 이러한 종래 다관형 순환유동층 열교환기는 기본적으로 다수의 상승관과 다수의 하강관을 구비하고 있으며, 열교환기 전열면의 청소에 의한 파울링의 저감을 목적으로 비교적 입경이 큰 고체입자를 사용하고 있다.
하지만 이와 같은 종래 고체 입자 다관형 순환유동층 열교환기는 전열관 배열의 하부에 있는 다공판은 이를 청소할 수단이 없어 다공판 자체의 파울링 문제가 있다.
또한 순환유동층 열교환기의 시동시와 정지시 고체입자의 투입과 배출 등의 문제가 발생한다. 즉, 정상적인 작동을 위하여 순환유동층 열교환기의 시동시에는 적정량의 고체입자를 외부로부터 투입하여야 한다. 또한 열교환기의 정지의 경우, 순환유동층 열교환기 내의 고체입자는 중력에 의하여 자동적으로 다공판을 통하여 밑으로 흘러내리게 된다.
따라서, 순환유동층 열교환기의 정지시 하부에서 고체입자를 빼내야 하고, 또한 순환유동층 열교환기를 시동할 때마다 고체입자를 순환유동층 열교환기로 다시 투입하여야 하는 운전상의 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 다관형 순환유동층 열교환기에 설치된 다공판의 하부에 고체입자 저장탱크를 구비하고, 스크류를 이용하여 저장된 고체입자를 유입되는 배가스의 유로에 투입하여, 다관형 순환유동층 열교환기의 시동시 부유된 고체입자가 다공판의 하면과 구멍 주위와 충돌하여 다공판의 파울링 문제를 해결토록 한 고체입자 저장탱크를 구비한 다관형 순환유동층 열교환기의 자체 청소방법 및 그 자체 청소형 다관형 순환유동층 열교환기를 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 순환유동층 열교환기의 상부쪽에서 일부 고체입자를 저장후 이를 스크류를 이용하여 순환유동층으로 유입되는 배가스 유로에 투입하여 운전 중에도 부유된 고체입자가 다공판의 하면과 구멍 주위와 충돌하여 다공판의 파울링 문제를 해결토록 한 고체입자 저장탱크를 구비한 다관형 순환유동층 열교환기의 자체 청소방법 및 그 자체 청소형 다관형 순환유동층 열교환기를 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 순환유동층 열교환기의 정지 시에 유동층부의 고체입자가 자중에 의하여 다시 고체입자의 저장탱크에 모이도록 구성하여 순환유동층 열교환기의 중지와 시동 시의 고체입자 배출 및 투입 문제를 해결토록 한 고체입자 저장탱크를 구비한 다관형 순환유동층 열교환기의 자체 청소방법 및 그 자체 청소형 다관형 순환유동층 열교환기를 제공하는 데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 상부의 배가스배출구와 하부의 배가스유입구를 가지는 다관형 순환유동층 열교환기의 외형을 이루는 동체와; 수직하게 형성되어 배가스의 상부방향으로 이동시키는 다수의 상승관과 이 상승관의 주위에 위치하여 고체입자를 하부방향으로 이동시키는 다수의 하강관이 배열되어 형성된 수직전열관과; 상기 수직전열관을 감싸며 배가스의 열량을 흡수하는 냉각부와; 상기 수직전열관의 하부에 위치하며, 하강관을 통해 나온 고체입자와 하부의 배가스 유입구에서 상승한 배가스를 혼합시키는 유동층부 공간을 마련하고, 상부의 유동층을 지탱하는 다공판과; 상기 수직전열관 상부에 설치되며 고체입자를 분리하는 고체입자분리장치를 포함 구성되어, 소각로 등의 연소로로부터 배출되는 다량의 오염성분을 함유한 고온의 배가스로부터 폐열을 회수하고, 또한 배가스 내의 오염성분에 의한 파울링을 제거하는 다관형 순환유동층 열교환기에 있어서,
상기 다공판의 하부쪽 동체에 위치하여 고체입자를 저장토록 한 고체입자 저장탱크와; 이 고체입자 저장탱크에 저장된 고체입자를 배가스 유입구에 공급하여 부유토록 하는 저장탱크 스크류피더;를 더 포함하여, 시동시 부유된 일부 고체입자가 다공판 하부와 충돌하여 파울링을 제거토록 구성한 것을 특징으로 하는 고체입자 저장탱크를 구비한 자체청소형 다관형 순환유동층 열교환기를 제공함으로써 달성된다.
또한 한 실시예로 상기 고체입자-가스의 분리장치의 하부와 수직전열관 상부 사이의 동체 일측면을 관통하여 형성된 고체입자 배출관과;
고체입자 배출관을 통해 배출된 고체입자를 저장하는 고체입자 순환탱크와;
고체입자 순환탱크에 저장된 고체입자를 동체 내부의 배가스유입구 쪽으로 배출하는 순환탱크 스크류피더;를 더 포함하여 정상 운전 중에도 부유된 일부 고체입자가 다공판 하부와 충돌하여 파울링을 제거토록 구성할 수 있다.
또한 한 실시예로 상기 고체입자 저장탱크는 동체의 하부 형상을 상부보다 좁게 형성하여 경사지게 구성함으로써 순환유동층 열교환기의 정지시 유동층부의 고체입자가 자중에 의하여 하부로 다시 모이도록 하여 고체입자의 외부 배출이 필요없도록 구성할 수 있다.
또한 한 실시예로 상기 배가스 유입구는 동체 하부에 형성된 고체입자 저장탱크에 삽입되어 돌출 형성할 수 있다.
또한 상기 저장탱크 스크류피더는 고체입자 저장탱크에 저장 후 낙하된 고체입자를 동체 외부에서 배가스 유입구를 관통하여 공급하도록 구성한 것을 특징으로 하는 고체입자 저장탱크를 구비한 자체청소형 다관형 순환유동층 열교환기.
또한 한 실시예로 상기 고체입자 저장탱크와 연결된 저장탱크스크류피더를 다관형 순환유동층 열교환기의 배가스측 압력손실에 의하여 자동 제어토록 구성하여 다관형 순환유동층 열교환기의 배가스측 압력손실을 일정하게 유지하여 운전 성능을 일정하게 제어토록 구성할 수 있다.
또한 본 발명은 다른 실시형태로 상부의 배가스배출구와 하부의 배가스유입구를 가지는 다관형 순환유동층 열교환기의 외형을 이루는 동체와; 수직하게 형성되어 배가스의 상부방향으로 이동시키는 다수의 상승관과 이 상승관의 주위에 위치하여 배가스를 하부방향으로 이동시키는 다수의 하강관이 배열되어 형성된 수직전열관과; 상기 수직전열관을 감싸며 배가스의 열량을 흡수하는 냉각부와; 상기 수직전열관의 하부에 위치하며, 하강관을 통해 나온 고체입자와 하부의 배가스 유입구에서 상승한 배가스를 혼합시키는 유동층부 공간을 마련하고, 상부의 유동층을 지탱하는 다공판과; 상기 수직전열관 상부에 설치되며 고체입자를 분리하는 고체입자분리장치를 포함 구성되어, 소각로 등의 연소로로부터 배출되는 다량의 오염성분을 함유한 고온의 배가스로부터 폐열을 회수하고, 또한 배가스내의 오염성분에 의한 파울링을 제거하는 다관형 순환유동층 열교환기의 자체 청소방법에 있어서,
다관형 순환유동층 열교환기가 시동시 다공판의 하부에 위치한 고체입자의 저장탱크에 저장된 고체입자를 저장탱크 스크류피더를 이용 유동층부로 배가스를 공급하는 배가스유입구에 투입하여 부유된 일부 고체입자가 다공판의 하면과 충돌하여 파울링을 제거하여 청소토록 한 방법을 특징으로 하는 고체입자 저장탱크를 구비한 다관형 순환유동층 열교환기의 자체 청소방법을 제공함으로써 달성된다.
한 실시예로 상기 다관형 순환유동층 열교환기의 상부에 고체입자 배출관을 연결하여 하강하는 일부 고체입자를 순환탱크에 저장한 후 순환스크류피더를 이용 고체입자 저장탱크 또는 유입되는 배가스의 유로에 투입하여, 다관형순환유동층 열교환기의 정상적인 운전 중에도 부유된 일부 고체입자가 다공판의 하면과 충돌하여 파울링을 제거하여 청소토록 할 수 있다.
한 실시예로 상기 고체입자 저장탱크와 연결된 저장탱크스크류피더를 다관형 순환유동층 열교환기의 배가스측 압력손실에 의하여 자동 제어토록 구성하여 다관형 순환유동층 열교환기의 배가스측 압력손실을 일정하게 유지하여 운전 성능을 일정하게 제어토록 구성할 수 있다.
한 실시예로 상기 고체입자 저장탱크는 동체의 하부 형상을 상부보다 좁게 형성하여 경사지게 구성함으로써 순환유동층 열교환기의 정지시 유동층부의 고체입자가 자중에 의하여 하부로 다시 모이도록 하여 고체입자의 외부 배출이 필요없도록 구성할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 다관형 순환유동층 열교환기는 수직전열관의 전열면에서의 고체입자의 유동화로 인하여 배가스 측의 열전달계수가 증가하며, 또한 전열면의 청소효과로 인하여 분진 부착 등과 같은 파울링에 의한 전열성능의 감소를 줄일 수 있다는 장점을 가진다.
또한 고체입자로서 석회석 등을 사용하는 경우, 배가스 내의 산성성분인 HCl과 SOx등을 일부 제거할 수 있으며, 전열면에서의 부식성 가스 및 분진의 부착에 의한 전열관 재질의 부식을 줄일 수 있다는 장점을 가진다.
또한 다관형 고체입자 순환유동층 열교환기에서 다수의 상승관과 하강관을 사용하는 경우, 상승관이 하나인 일반적인 순환유동층 열교환기에 비하여 다관형 순환유동층 열교환기의 수직전열관의 높이를 크게 줄여 배가스 측의 압력손실을 크게 저감할 수 있으며, 순환유동층 열교환기 장치를 더욱 컴팩트(compact)화 할 수 있다는 장점을 가진다.
또한 본 발명에 따른 저장탱크를 구비한 순환유동층 열교환기의 경우, 다공판의 하부에 별도의 고체입자 저장탱크를 설치하고 순환유동층 열교환기의 시동 시에, 저장탱크에 저장된 고체입자를 스크류 이송장치를 이용하여 유입되는 배가스 유로에 투입하여 부유된 일부 고체입자가 다공판의 하면과 충돌하여 기존 다관형 순환유동층 열교환기에서 나타날 수 있는 다공판의 파울링 문제를 해결하였다는 장점을 가진다.
또한 순환유동층 열교환기 상부에 고체입자 배출관을 연결하고, 그 배출관 하부에 스크류 이송장치를 이용하여 일부의 고체입자를 고체입자 저장탱크 또는 유입되는 배가스의 유로에 투입하면, 순환유동층 열교환기의 정상적인 운전 중에도 다공판의 청소가 이루어질 수 있다는 장점을 가진다.
또한 순환유동층 열교환기의 정지 시에 유동층부의 고체입자가 자중에 의하여 다시 고체입자의 저장탱크에 모이게 되므로, 순환유동층 열교환기의 중지와 시동 시의 고체입자의 배출 및 투입의 문제도 해결할 수 있다는 장점을 가진다.
또한 저장탱크 내의 스크류 이송장치를 순환유동층 열교환기의 배가스측 압력 손실에 의하여 자동 제어하는 경우, 순환유동층 열교환기의 운전 성능을 일정하게 유지할 수 있도록 제어할 수 있는 기능을 보유할 수 있다는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 저장탱크를 구비한 다관형 순환유동층 열교환기의 개략도이다.
이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 저장탱크를 구비한 다관형 순환유동층 열교환기의 개략도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 다관형 순환유동층 열교환기는 크게 다관형 순환유동층 열교환기 동체(15)의 하부를 관통하여 상승하는 배관으로 이루어져 배가스를 공급하는 배가스 유입구(1)와; 다공판 하부의 동체(15) 하부 형상을 상부보다 좁게 호퍼 형식으로 경사지게 형성된 고체입자 저장탱크(2)와; 고체입자 저장탱크(2)에 저장된 고체입자를 배가스 유입구(1)에 공급하는 저장탱크 스크류피더(3)와; 동체(15) 내부에 설치된 다수의 상승관(41)과 다수의 하강관(42)이 배열된 수직전열관(4)과; 상기 수직전열관의 하부에 위치하며, 하강관을 통해 나온 고체입자와 하부의 배가스유입구에서 상승한 배가스를 혼합시키는 유동층부(14) 공간을 마련하고 상부 유동층을 지탱하는 다공판(5)과; 수직전열관(4) 상부에 설치되어 고체입자를 분리하는 고체입자-가스의 분리장치(6)와; 고체입자-가스의 분리장치(6)의 상부 동체(15) 일측면을 관통하여 형성된 배가스 배출구(7)와; 고체입자-가스의 분리장치(6)의 하부와 수직전열관 상부 사이의 동체(15) 일측면을 관통하여 형성된 고체입자 배출관(8)과; 고체입자 배출관(8)을 통해 배출된 고체입자를 저장하는 고체입자 순환탱크(9)와; 고체입자 순환탱크(9)에 저장된 고체입자를 동체(15) 내부의 배가스유입구(1) 쪽으로 배출하는 순환탱크 스크류피더(10)와; 상승관(41)과 하강관(42)으로 이루어진 수직전열관을 감싸며 배가스의 열량을 흡수하는 냉각부(11)와; 냉각부(11)에 냉각유체를 공급하도록 순환유동층 열교환기 동체에 일측면에 형성된 냉각유체유입구(12) 및 냉각유체를 배출하도록 동체의 타측면에 형성된 냉각유체배출구(13);로 구성된다.
상기 동체의 기본 형상은 원통관 또는 사각통관 형식으로 구성할 수 있다.
상기 다공판(5)의 내부에는 동일 또는 서로 다른 크기를 가지는 다수개의 구멍이 배열되어 형성된다.
상기 배가스유입구(1)는 역류 또는 낙하한 고체입자 등에 의해 유로가 막히지 않도록 그 배관형상이 배가스의 유입방향이 수평방향으로 유입되어 수직하게 상승하도록 형성된다. 또한 수직하게 형성된 배관의 하부에는 드레인 밸브 등이 있어 이물질이 있으면 제거할 수 있다. 수평방향 배관은 수직배관의 최하부보다 높은 위치에 있게 형성한다. 또한 수직하게 형성된 배가스유입구(1)의 배관은 고체입자 저장탱크(2)에 삽입되어 돌출 형성된다. 이와 같이 고체입자 저장탱크(2)의 하면보다 높게 돌출 형성하지 않으면 혹 낙하한 고체입자가 고체입자 저장탱크(2)에 쌓이지 않고 자중에 의해 배가스유입구(1)로 유입되는 문제점을 사전에 방지하게 된다.
상기 고체입자 저장탱크(2)는 그 형상이 상부보다 좁게 호퍼 형식으로 경사지게 형성되어 순환유동층 열교환기의 정지 시에 유동층부의 고체입자가 자중에 의하여 다시 고체입자의 저장탱크에 모이게 되어 고체입자의 외부 배출하는 문제가 없게 된다.
상기 저장탱크 스크류피더(3)는 별도로 동체의 외부에 설치되어 고체입자 저장탱크(2)에 저장후 낙하된 고체입자를 동체 외부에서 배가스 유입구(1)를 관통하여 공급하도록 구성한다. 또한 스크류피터는 일측단에 축결합된 모터에 의해 회전 구동력을 얻도록 구성한다.
상기 순환탱크 스크류피더(10)는 일측단에 축결합된 모터에 의해 회전 구동력을 얻도록 구성한다.
이하 상기와 같이 구성된 본 발명의 한 실시예에 따른 다관형 순환유동층 열교환기의 작동을 설명한다.
본 발명에 따른 형상과 구조를 가진 다관형 순환유동층 열교환기 동체의 하단부에 형성된 측면을 통해 유입되어 상승하도록 이루어진 배가스유입구(1)를 통해 유입된 배기가스는 다관형 순환유동층 열교환기의 동체 하단부에 형성된 고체입자 저장탱크(2)로 유입되며, 다수의 상승관(41)과 다수의 하강관(42)이 배열된 수직전열관(4) 하부의 배기가스 통로에 설치된 다공판(5)을 통과하며 수직전열관(4) 내의 수직하게 형성된 상승관(41)으로 유입된다.
이후 다공판(5) 위에서 유동화된 고체입자는 수직전열관(4)을 이루는 상승관(41)으로 배기가스와 함께 유입되어 배기가스에 의하여 유동화되면서 상승한다.
이후 수직전열관(4) 상부의 고체입자-가스 분리장치(6)로 유입되는 배기가스와 고체입자는 비중의 차에 의하여 분리된다.
이후 배기가스는 수직전열관(4) 상부의 배가스 배출구(7)를 통과하여 다관형 순환유동층 열교환기 밖으로 배출된다.
그리고 고체입자-가스의 분리장치(6)에서 가스와 분리된 고체입자는 수직 상승관(41)의 출구가 수직전열관(4)의 상판보다 높게 돌출되어 있으므로 상승관(41)으로 유입되지 않고 수직전열관(4)의 상판위에 계속 쌓이게 된다. 이후 고체입자는 자중에 의하여 수직전열관(4)을 이루는 수직하게 형성된 하강관(42)을 통과하여 밑으로 내려와 다공판 상부 유동층부로 유입된다.
따라서 고체입자는 다수의 수직 상승관과 다수의 수직 하강관으로 이루어진 수직전열관 내에서 자동적으로 순환하게 된다.
상기한 유동 과정에서 배가스와 고체입자는 수직 상승관(41)을 통과하면서 냉각유체유입구(12)를 통해 냉각부(11)로 유입된 냉각유체를 가열하면서 열교환되어 냉각된다. 즉, 열교환기 동체의 상부 일측면에 형성되어 냉각유체를 공급하는 냉각유체유입구(12)를 통해 유입된 냉각유체는 상승관(41)의 전열면을 통과하면서 가열되고 가열된 냉각유체는 열교환기의 수직전열관(4)의 하부로 내려와서 열교환기 동체 하부측면에 형성된 냉각유체배출구(13)를 통하여 배출된다.
이러한 작동에 따라 다관형 순환유동층 열교환기의 운전 정지시, 유동층부(14)에 있는 고체입자는 자중에 의하여 다공판(5)에 형성된 다수개의 구멍을 통과하여 자동적으로 고체입자 저장탱크(2)에 쌓이게 된다.
그리고 다관형 순환유동층 열교환기의 시동시, 고체입자 저장탱크(2)에 있는 고체입자를 저장탱크 스크류피더(3)를 사용하여 배가스유입구(1)의 배관에 투입하면, 유입되는 배가스에 고체입자가 부유되어 일부의 고체입자는 다공판(5)의 구멍을 통하여 상부의 유동층부(14)로 유입되고, 나머지 고체입자는 다공판(5)의 하면에 충돌하여 다공판의 하면에 형성되는 파울링을 저감하게 된다.
또한 고체입자저장탱크(2)의 저장탱크스크류피더(3)는 순환유동층 열교환기의 압력손실을 일정하게 유지할 수 있도록 사전에 설정된 바에 따라 자동적으로 제어하며, 이에 따라 순환유동층 열교환기의 성능을 일정하게 제어할 수 있다.
또한 본 발명의 유동층부(14) 상부의 일측면에 고체입자배출관(8)을 설치하고, 고체입자배출관(8)의 하부에 고체입자 순환탱크(9)를 설치한다. 그리고 순환탱크(9)에 순환스크류피더(10)를 설치하여, 일정량의 고체입자를 배가스유입구(1)로 공급하여 순환시킨다. 순환스크류피더(10)를 통해 배가스유입구(1)에 투입된 고체입자는 배가스에 부유되어, 다시 다공판(5)으로 공급되고, 일부의 고체입자는 다공판(5)의 구멍을 통하여 유동층부(14)로 유입되고, 나머지 고체입자는 다공판(5)의 하면에 충돌하여 다공판의 하면을 청소한 후, 고체입자저장탱크(2)로 떨어지게 된다. 따라서, 다관형 순환유동층 열교환기의 정상적인 운전 중에도 다공판의 청소와 순환유동층 열교환기의 배가스측 압력손실을 일정하게 제어할 수 있게 된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 다관형 순환유동층 열교환기는 수직전열관의 전열면에서의 고체입자의 유동화로 인하여 배가스측의 열전달계수가 증가하며, 또한 전열면의 청소효과로 인하여 분진 부착 등의 파울링에 의한 전열성능의 감소를 줄이게 된다.
또한 상승관이 하나인 일반적인 순환유동층 열교환기의 경우, 필요한 전열면적을 확보하기 위하여 상승관의 높이가 약 15 - 30 m 정도로 매우 높게 운전함으로 인해 수직전열관을 구성하는 상승관의 높이가 매우 높으므로 배가스측의 압력손실이 매우 크게 된다는 단점이 있지만 본 발명에 따른 다관형 순환유동층에서는 다수의 상승관을 사용할 수 있으므로, 필요 전열면적을 확보한 경우에도 유동층의 높이를 약 1~2m 정도로 운전할 수 있어서 배가스측 압력손실을 크게 줄이게 된다.
또한 저장탱크를 구비한 본 발명의 순환유동층 열교환기는 다공판의 하부에 별도의 고체입자 저장탱크를 설치하여 순환유동층 열교환기의 시동시, 저장탱크의 고체입자를 스크류 이송장치를 이용하여 고체입자를 배가스 유로에 투입하여 고체입자를 배가스에 부유시켜 일부의 고체입자를 다공판의 하면에 충돌시켜 기존의 다관형 순환유동층 열교환기에서 나타날 수 있는 다공판의 파울링 문제를 해결하였다.
또한 순환유동층 열교환기의 상부에 고체입자 배출관을 연결하고, 배출관 하부에 스크류 이송장치를 이용하여 일부의 고체입자를 고체입자 저장탱크 또는 유입되는 배가스의 유로에 투입하면, 순환유동층 열교환기의 정상적인 운전 중에도 다공판의 청소가 이루어지데 된다.
또한 순환유동층 열교환기의 정지시, 유동층부의 고체입자가 자중에 의하여 다시 고체입자의 저장탱크에 모이게 되므로 순환유동층 열교환기의 정지시의 고체입자를 별도로 배출할 필요가 없으며, 순환유동층의 재시동 시의 고체입자의 투입의 문제도 해결할 수 있다.
또한 저장탱크 내의 스크류 이송장치를 순환유동층 열교환기의 배가스 측 압력손실에 의하여 자동 제어하는 경우, 순환유동층 열교환기의 운전 성능을 일정하게 유지할 수 있도록 제어할 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
(1) : 배가스 유입구 (2) : 고체입자 저장탱크
(3) : 저장탱크 스크류피더 (4) : 수직전열관
(5) : 다공판 (6) : 고체입자-가스의 분리장치
(7) : 배가스 배출구 (8) : 고체입자 배출관
(9) : 고체입자 순환탱크 (10) : 순환탱크 스크류피더
(11) : 냉각부 (12) : 냉각유체유입구
(13) : 냉각유체배출구 (14) : 유동층부
(15) : 동체 (41) : 상승관
(42) : 하강관

Claims (10)

  1. 상부의 배가스배출구와 하부의 배가스유입구를 가지는 다관형 순환유동층 열교환기의 외형을 이루는 동체와; 수직하게 형성되어 배가스의 상부방향으로 이동시키는 다수의 상승관과 이 상승관의 주위에 위치하여 고체입자를 하부방향으로 이동시키는 다수의 하강관이 배열되어 형성된 수직전열관과; 상기 수직전열관을 감싸며 배가스의 열량을 흡수하는 냉각부와; 상기 수직전열관의 하부에 위치하며, 하강관을 통해 나온 고체입자와 하부의 배가스 유입구에서 상승한 배가스를 혼합시키는 유동층부 공간을 마련하고, 상기 유동층을 지탱하는 다공판과; 상기 수직전열관 상부에 설치되며 고체입자를 분리하는 고체입자분리장치를 포함 구성되어, 소각로 등의 연소로로부터 배출되는 다량의 오염성분을 함유한 고온의 배가스로부터 폐열을 회수하고, 또한 배가스 내의 오염성분에 의한 파울링을 제거하는 다관형 순환유동층 열교환기에 있어서,
    상기 다공판의 하부쪽 동체에 위치하여 고체입자를 저장토록 한 고체입자 저장탱크와; 이 고체입자 저장탱크에 저장된 고체입자를 배가스 유입구에 공급하여 부유토록 하는 저장탱크 스크류피더;를 더 포함하여, 시동시 부유된 일부 고체입자가 다공판 하부와 충돌하여 파울링을 제거토록 구성한 것을 특징으로 하는 고체입자 저장탱크를 구비한 자체청소형 다관형 순환유동층 열교환기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 고체입자-가스의 분리장치의 하부와 수직전열관 상부 사이의 동체 일측면을 관통하여 형성된 고체입자 배출관과;
    고체입자 배출관을 통해 배출된 고체입자를 저장하는 고체입자 순환탱크와;
    고체입자 순환탱크에 저장된 고체입자를 동체 내부의 배가스유입구 쪽으로 배출하는 순환탱크 스크류피더;를 더 포함하여 정상 운전 중에도 부유된 일부 고체입자가 다공판 하부와 충돌하여 파울링을 제거토록 구성한 것을 특징으로 하는 고체입자 저장탱크를 구비한 자체청소형 다관형 순환유동층 열교환기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 고체입자 저장탱크는 동체의 하부 형상을 상부보다 좁게 형성하여 경사지게 구성함으로써 순환유동층 열교환기의 정지시 유동층부의 고체입자가 자중에 의하여 하부로 다시 모이도록 하여 고체입자의 외부 배출이 필요없도록 구성한 것을 특징으로 하는 고체입자 저장탱크를 구비한 자체청소형 다관형 순환유동층 열교환기.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 배가스 유입구는 동체 하부에 형성된 고체입자 저장탱크에 삽입되어 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 고체입자 저장탱크를 구비한 자체청소형 다관형 순환유동층 열교환기.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 저장탱크 스크류피더는 고체입자 저장탱크에 저장후 낙하된 고체입자를 동체 외부에서 배가스 유입구를 관통하여 공급하도록 구성한 것을 특징으로 하는 고체입자 저장탱크를 구비한 자체청소형 다관형 순환유동층 열교환기.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 고체입자 저장탱크와 연결된 저장탱크스크류피더를 다관형 순환유동층 열교환기의 배가스측 압력손실에 의하여 자동 제어토록 구성하여 다관형 순환유동층 열교환기의 배가스측 압력손실을 일정하게 유지하여 운전 성능을 일정하게 제어토록 구성한 것을 특징으로 하는 하는 고체입자 저장탱크를 구비한 다관형 순환유동층 열교환기
  7. 상부의 배가스배출구와 하부의 배가스유입구를 가지는 다관형 순환유동층 열교환기의 외형을 이루는 동체와; 수직하게 형성되어 배가스의 상부방향으로 이동시키는 다수의 상승관과 이 상승관의 주위에 위치하여 고체입자를 하부방향으로 이동시키는 다수의 하강관이 배열되어 형성된 수직전열관과; 상기 수직전열관을 감싸며 배가스의 열량을 흡수하는 냉각부와; 상기 수직전열관의 하부에 위치하며, 하강관을 통해 나온 고체입자와 하부의 배가스 유입구에서 상승한 배가스를 혼합시키는 유동층부 공간을 마련하고 발생된 분진덩어리를 하향으로 배출시키는 상기 유동층을 지탱하는 다공판과; 상기 수직전열관 상부에 설치되며 고체입자를 분리하는 고체입자분리장치를 포함 구성되어, 소각로 등의 연소로로부터 배출되는 다량의 오염성분을 함유한 고온의 배가스로부터 폐열을 회수하고, 또한 배가스내의 오염성분에 의한 파울링을 제거하는 다관형 순환유동층 열교환기의 자체 청소방법에 있어서,
    다관형 순환유동층 열교환기가 시동시 다공판의 하부에 위치한 고체입자의 저장탱크에 저장된 고체입자를 저장탱크 스크류피더를 이용하여 유동층부로 배가스를 공급하는 배가스유입구에 투입하여 부유된 일부 고체입자가 다공판의 하면과 충돌하여 파울링을 제거하여 청소토록 한 것을 특징으로 하는 고체입자 저장탱크를 구비한 다관형 순환유동층 열교환기의 자체 청소방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 다관형 순환유동층 열교환기의 상부에 고체입자 배출관을 연결하여 하강하는 일부 고체입자를 순환탱크에 저장한 후 순환스크류피더를 이용하여 고체입자 저장탱크 또는 유입되는 배가스의 유로에 투입하여, 다관형 순환유동층 열교환기의 정상적인 운전 중에도 부유된 일부 고체입자가 다공판의 하면과 충돌하여 파울링을 제거하여 청소토록 한 것을 특징으로 하는 고체입자 저장탱크를 구비한 다관형 순환유동층 열교환기의 자체 청소방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 고체입자 저장탱크와 연결된 저장탱크스크류피더를 다관형 순환유동층 열교환기의 배가스측 압력손실에 의하여 자동 제어토록 구성하여 다관형 순환유동층 열교환기의 배가스측 압력손실을 일정하게 유지하여 운전 성능을 일정하게 제어토록 구성한 것을 특징으로 하는 고체입자 저장탱크를 구비한 다관형 순환유동층 열교환기의 자체 청소방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 고체입자 저장탱크는 동체의 하부 형상을 상부보다 좁게 형성하여 경사지게 구성함으로써 순환유동층 열교환기의 정지시 유동층부의 고체입자가 자중에 의하여 하부로 다시 모이도록 하여 고체입자의 외부 배출이 필요없도록 구성한 것을 특징으로 하는 고체입자 저장탱크를 구비한 다관형 순환유동층 열교환기의 자체 청소방법.
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