KR20130020809A - 배기 가스의 여열 회수 장치 - Google Patents

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겐슈 데라모토
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미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
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Abstract

배기 가스의 여열 회수 장치(1)는, 배기 가스를 대기 중에 방출하는 연돌(10)에 도달하는 덕트에, 배기 가스의 현열을 이용하여 피가열수를 가열하는 건식 이코노마이저(2)와, 건식 이코노마이저(2)의 하류측에 배설되며 배기 가스의 응축 잠열을 이용하여 피가열수를 가열하는 응축 이코노마이저(4)를 구비한다. 덕트는 건식 이코노마이저(2)가 마련되는 전단측 덕트(6)와, 전단측 덕트(6)에 접속하여 배기 가스 흐름을 상승류로 바꾸는 후단측 덕트(8)로 구성되며, 후단측 덕트(8)에 응축 이코노마이저(4)를 설치하여, 응축 이코노마이저(4)의 상부(5) 근방에서 배기 가스가 응축 온도에 도달하도록 구성했다.

Description

배기 가스의 여열 회수 장치{EXHAUST GAS RESIDUAL HEAT RECOVERY DEVICE}
본 발명은 배기 가스의 여열 회수 장치에 관한 것이며, 특히, 배기 가스를 대기 중에 방출하는 연돌(煙突)에 도달하는 덕트에, 배기 가스의 현열(顯熱)을 이용하여 피가열수를 가열하는 건식 이코노마이저(economizer)와, 건식 이코노마이저의 하류측에 배설되며 배기 가스의 응축 잠열을 이용하여 피가열수를 가열하는 응축 이코노마이저를 구비한 배기 가스의 여열 회수 장치에 관한 것이다.
종래, 보일러로부터의 배기 가스가 유통하는 덕트에는, 배기 가스의 여열을 이용하여 보일러 급수(피가열수)를 가열하는 이코노마이저가 마련되어 있다. 이 이코노마이저는 보일러 급수와 열교환함으로써 배기 가스의 여열을 회수하고 있다. 특히, 응축 이코노마이저는, 배기 가스 중의 수증기가 응축하여 물이 될 때 방출하는 잠열도 회수할 수 있는 구성으로 되어 있기 때문에, 주로 배기 가스의 현열을 회수하는 건식 이코노마이저와 병용하는 것에 의해, 여열을 한층 더 회수할 수 있어서, 보일러 열효율을 향상시킬 수 있도록 되어 있다.
이와 같은 배기 가스의 여열 회수 장치로서, 예컨대, 특허문헌 1에는, 하강류의 배기 가스가 유통하는 덕트 내에 건식 이코노마이저, 공기 예열기 및 응축 이코노마이저를 순차 직렬로 배치한 보일러가 제안되어 있다. 특허문헌 1에서는, 건식 이코노마이저를 통과한 배기 가스 중에 포함되어 잔류하는 열량을, 관형의 공기 예열기 및 응축 이코노마이저에 의해 회수할 수 있도록 되어 있다. 또한, 응축 이코노마이저의 주요 구성부인 수관군(水管群)에서는 응축이 촉진되어, 부분적으로 근소한 젖음부가 존재하게 된다.
또한, 특허문헌 2에는, 하강류의 배기 가스가 유통하는 덕트 내에 현열 전열 영역과 응축 전열 영역을 교호로 마련한 응축 이코노마이저가 제안되어 있다. 구체적으로는, 특허문헌 2에서는, 보일러 급수가 유통하는 핀 튜브를 다단으로 배설하고, 다단 핀 튜브의 전단을 고온의 현열 전열 영역, 중단을 응축 전열 영역, 후단을 저온의 현열 전열 영역으로 하여, 각 전열 영역에서 배기 가스의 현열 및 잠열을 회수하도록 되어 있다.
일본 특허 공개 제 1999-118104 호 공보 일본 특허 공개 제 2001-208302 호 공보
그렇지만, 특허문헌 1의 보일러의 응축 이코노마이저는 하강류의 배기 가스가 유통하는 덕트 내에 배치되어, 배기 가스 중의 수증기의 응축에 의해 수관군에 부분적인 젖음부가 생기기 때문에, 수관군이 습윤 영역 및 건조 영역을 갖게 된다. 이 습윤 영역과 건조 영역은 보일러 부하의 변동에 수반하여 위치가 변동한다. 즉, 보일러 부하가 변동하면, 응축 이코노마이저를 통과하는 배기 가스 온도가 변동하므로, 배기 가스가 응축 온도에 도달하는 위치가 변동함으로써, 습윤 영역과 건조 영역의 경계 위치가 변동한다. 따라서, 배기 가스가 상방으로부터 흐르기 때문에, 응축 이코노마이저의 상부에서 건조 영역이 생기고, 하부에서는 습윤 영역이 생기며, 중간부에서는 건습을 반복하는 구역이 생긴다. 이 중간부에서는, 수관군이 냉각과 가열을 반복하므로, 수관에 응력 부식 균열(SCC : Stress　Corrosion　Cracking)을 일으킬 가능성이 있다.
또한, 특허문헌 2는 현열 전열 영역과 응축 전열 영역을 교호로 마련하고 있기 때문에, 구조가 복잡하고 대형화한다. 또한, 보일러 부하의 변동에 의해 응축 전열 영역의 위치가 변동할 우려가 있기 때문에, 특허문헌 1과 마찬가지로, 건습을 반복하는 구역이 생겨서 응력 부식 균열을 일으킬 가능성이 있다.
본 발명은 상술의 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 구조가 간단하며, 응축 이코노마이저에서의 건습 사이클을 방지할 수 있는 배기 가스의 여열 회수 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 배기 가스의 여열 회수 장치는, 배기 가스를 대기 중에 방출하는 연돌에 도달하는 덕트에, 상기 배기 가스의 현열을 이용하여 피가열수를 가열하는 건식 이코노마이저와, 해당 건식 이코노마이저의 하류측에 배설되며 배기 가스의 응축 잠열을 이용하여 피가열수를 가열하는 응축 이코노마이저를 구비한 배기 가스의 여열 회수 장치에 있어서,
상기 덕트는 상기 건식 이코노마이저가 마련되는 전단측 덕트와, 해당 전단측 덕트에 접속하여 배기 가스 흐름을 상승류로 바꾸는 후단측 덕트로 구성되며, 해당 후단측 덕트에 상기 응축 이코노마이저를 설치하여, 해당 응축 이코노마이저의 상부 근방에서 상기 배기 가스가 응축 온도에 도달하도록 구성한 것을 특징으로 한다.
이 배기 가스의 여열 회수 장치는, 배기 가스 흐름을 상승류로 바꾸는 후단측 덕트에 응축 이코노마이저를 설치하여, 응축 이코노마이저의 상부 근방에서 배기 가스가 응축 온도에 도달하도록 구성하고 있으므로, 배기 가스 중의 수증기가 응축 이코노마이저의 상부 근방에서 응축하여 드레인(응축수)이 된다. 발생한 드레인은 응축 이코노마이저의 상부 근방으로부터 아래로 낙하하여, 응축 이코노마이저를 구성하는 수관군과 접촉하므로, 수관의 관 외벽을 상부로부터 하부에 걸쳐서 습윤 상태로 유지한다. 이 때문에, 응축 이코노마이저에서의 수관군에 있어서의 건습 사이클을 방지할 수 있어서, 응력 부식 균열을 방지할 수 있다.
또한, 발생한 드레인은, 응축 이코노마이저의 상부 근방으로부터 아래로 낙하할 때, 수관군과 접촉할 뿐만 아니라, 상승류의 배기 가스와 대향이 되도록 낙하하므로, 응축 이코노마이저를 흐르는 배기 가스 중의 수증기 분압을 증가시킬 수 있다. 이 때문에, 응축 이코노마이저에서의 응축량이 증가하여 응축 효율이 올라서, 배기 가스의 여열 회수율이 상승한다.
또한, 이 배기 가스의 여열 회수 장치는, 건식 이코노마이저가 마련되는 전단측 덕트와, 전단측 덕트에 접속하여 배기 가스 흐름을 상승류로 바꾸는 후단측 덕트에 응축 이코노마이저를 설치한 구조이므로, 간단하게 구성할 수 있다.
또한, 상기 배기 가스의 여열 회수 장치에 있어서, 상기 연돌로부터 대기 중으로 방출되는 상기 배기 가스의 흰 연기를 검지하는 흰 연기 검지 수단과, 상기 전단측 덕트의 배기 가스 열을 상기 응축 이코노마이저의 배기 가스 흐름 하류측에 열전달하여, 상기 응축 이코노마이저의 배기 가스 흐름 하류측의 상기 배기 가스를 가열하는 가열 수단과, 상기 흰 연기 검지 수단의 검지 결과에 근거하여 상기 가열 수단의 가열 상태를 제어하는 가열 제어 수단을 구비하는 것이 바람직하다.
통상, 배기 가스는, 배기 가스 중의 수증기가 냉각되어 물방울로 바뀌기 때문에, 연돌로부터 그대로 대기 중으로 방출하면, 흰 연기가 생기기 쉽다. 그 때문에, 상기 배기 가스의 여열 회수 장치에서는, 전단측 덕트의 배기 가스 열을 응축 이코노마이저의 배기 가스 흐름 하류측에 열전달하여 응축 이코노마이저의 배기 가스 흐름 하류측의 배기 가스를 가열한다. 이것에 의해, 응축 이코노마이저의 배기 가스 흐름 하류측의 배기 가스 온도를 상승시켜서 혼합 후 가스의 상대 습도를 저하시킬 수 있으므로, 흰 연기의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 연돌로부터 대기 중으로 방출되는 배기 가스의 흰 연기를 검지하는 흰 연기 검지 수단의 검지 결과에 근거하여, 가열 수단의 가열 상태를 제어할 수 있으므로, 흰 연기가 발생하지 않도록 배기 가스 온도를 조정할 수 있다.
이 경우, 상기 가열 수단은, 상기 건식 이코노마이저의 배기 가스 흐름 하류측에서 상기 배기 가스의 여열을 전열층판에 부여하여 여열 회수하는 열회수부와, 해당 열회수부에서 상기 전열층판에 회수한 여열에 의해 상기 응축 이코노마이저의 배기 가스 흐름 하류측에서 상기 배기 가스를 재가열하는 재가열부를 갖고, 상기 열회수부와 상기 재가열부를 교호로 위치되도록 상기 전열층판을 회전시키는 가스 히터이며, 상기 가열 제어 수단은 상기 흰 연기 검지 수단의 검지 결과에 근거하여 흰 연기 농도의 증가에 따라 상기 가스 히터의 회전수를 올려도 좋다.
이것에 의해, 전단측 덕트의 배기 가스 열을 응축 이코노마이저의 배기 가스 흐름 하류측에 열전달하여, 응축 이코노마이저의 배기 가스 흐름 하류측에서 배기 가스를 재가열할 수 있으므로, 흰 연기의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 응축 이코노마이저의 배기 가스 흐름 하류측에 열전달되는 전단측 덕트의 배기 가스 열은 열회수부에서 회수되는 것에 의해 얻어지므로, 건식 이코노마이저의 배기 가스 흐름 하류측의 배기 가스 온도를 내릴 수 있다. 따라서, 배기 가스는 응축 이코노마이저에 유입하기 전에 온도가 내려가, 응축 이코노마이저에서 응축하기 쉬워진다.
또한, 흰 연기 검지 수단의 검지 결과에 근거하여 흰 연기 농도의 증가에 따라 가스 히터의 회전수를 올리므로, 흰 연기가 발생하지 않도록 배기 가스 온도를 효율적으로 조정할 수 있다.
혹은, 상기 가열 수단은, 상기 전단측 덕트와 상기 후단측 덕트를 접속하여 상기 전단측 덕트의 상기 배기 가스의 일부를 상기 응축 이코노마이저의 배기 가스 흐름 하류측에서 합류시키는 바이패스 유로와, 해당 바이패스 유로의 배기 가스 유량을 조절하는 댐퍼로 구성되며, 상기 가열 제어 수단은, 상기 흰 연기 검지 수단의 검지 결과에 근거하여 흰 연기 농도의 증가에 따라 상기 댐퍼의 개도(開度)를 크게 해도 좋다.
이것에 의해, 전단측 덕트의 배기 가스의 일부를 응축 이코노마이저의 배기 가스 흐름 하류측에서 합류시킬 수 있으므로, 응축 이코노마이저의 배기 가스 흐름 하류측의 배기 가스 온도를 상승시켜서 흰 연기의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 흰 연기 검지 수단의 검지 결과에 근거하여 흰 연기 농도의 증가에 따라 댐퍼의 개도를 크게 할 수 있으므로, 흰 연기가 발생하지 않도록 바이패스 유로의 배기 가스 유량을 조절할 수 있다. 따라서, 배기 가스 온도를 효율적으로 조정할 수 있다.
또한, 바이패스 유로와 댐퍼로 구성되어 있는 가열 수단은 구조가 간단하여 설비 비용을 저감할 수 있다.
또한, 상기 배기 가스의 여열 회수 장치에 있어서, 상기 응축 이코노마이저를 흐르는 상기 배기 가스를 향해 물을 분무하는 분무 노즐을 구비하고, 해당 분무 노즐에 의해 상기 배기 가스 중으로 분무하는 물의 온도가 응축 이코노마이저로의 피가열수의 입구 온도와 출구 온도 사이의 온도로 설정되어도 좋다.
이것에 의해, 응축 이코노마이저를 흐르는 배기 가스를 향해 물을 분무하므로, 응축 이코노마이저를 흐르는 배기 가스 중의 수증기 분압을 보다 한층 증가시킬 수 있다. 이 때문에, 응축 이코노마이저에서의 응축량이 증가하여 응축 효율이 올라서, 배기 가스의 여열 회수율이 상승한다.
또한, 분무 노즐에 의해 배기 가스 중으로 분무하는 물의 온도가 응축 이코노마이저로의 피가열수의 입구 온도와 출구 온도 사이의 온도로 설정되어 있으므로, 배기 가스를 급격하게 냉각시키는 일 없이, 응축 효율의 저하를 방지할 수 있다.
또한, 상기 건식 이코노마이저 및 상기 응축 이코노마이저를 흐르는 피가열수의 흐름 방향은 상기 배기 가스의 흐름 방향에 대향하도록 마련되는 것이 바람직하다.
이것에 의해, 배기 가스의 흐름 방향에 대향하도록, 건식 이코노마이저 및 응축 이코노마이저를 흐르는 피가열수의 흐름 방향을 마련했으므로, 열회수 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서는, 배기 가스 흐름을 상승류로 바꾸는 후단측 덕트에 응축 이코노마이저를 설치하여, 응축 이코노마이저의 상부 근방에서 배기 가스가 응축 온도에 도달하도록 구성하고 있으므로, 배기 가스 중의 수증기가 응축 이코노마이저의 상부 근방에서 응축하여 드레인이 된다. 발생한 드레인은 응축 이코노마이저의 상부 근방으로부터 아래로 낙하하여, 응축 이코노마이저를 구성하는 수관군과 접촉하므로, 수관의 관 외벽을 상부로부터 하부에 걸쳐서 습윤 상태로 유지한다. 이 때문에, 응축 이코노마이저에서의 수관군에 있어서의 건습 사이클을 방지할 수 있어서 응력 부식 균열을 방지할 수 있다.
또한, 발생한 드레인은, 응축 이코노마이저의 상부 근방으로부터 아래로 낙하할 때, 수관군과 접촉할 뿐만 아니라, 상승류의 배기 가스와 대향이 되도록 낙하하므로, 응축 이코노마이저를 흐르는 배기 가스 중의 수증기 분압을 증가시킬 수 있다. 이 때문에, 응축 이코노마이저에서의 응축량이 증가하여 응축 효율이 올라서, 배기 가스의 여열 회수율이 상승한다.
또한, 본 발명의 배기 가스의 여열 회수 장치는, 건식 이코노마이저가 마련되는 전단측 덕트와, 전단측 덕트에 접속하여 배기 가스 흐름을 상승류로 바꾸는 후단측 덕트에 응축 이코노마이저를 설치한 구조이므로, 간단하게 구성할 수 있다.
도 1은 실시형태 1에 따른 배기 가스의 여열 회수 장치의 일 예를 도시하는 개략 구성도,
도 2는 분무 노즐의 설치예를 도시하는 개략도,
도 3은 실시형태 1에 따른 배기 가스의 여열 회수 장치의 변형예를 도시하는 개략 구성도,
도 4는 실시형태 2에 따른 배기 가스의 여열 회수 장치를 도시하는 개략 구성도,
도 5는 실시형태 3에 따른 배기 가스의 여열 회수 장치를 도시하는 개략 구성도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 상세하게 설명한다. 다만, 이 실시예에 기재되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은 특히 특정적인 기재가 없는 한은, 본 발명의 범위를 그것에 한정하는 취지가 아니며, 단순한 설명예에 지나지 않는다.
[실시형태 1]
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 배기 가스의 여열 회수 장치의 일 예를 도시하는 개략 구성도이다. 도 2는 응축 이코노마이저의 근방에 설치되는 분무 노즐의 설치예를 도시하는 개략도이다.
본 발명에 따른 배기 가스의 여열 회수 장치(1)는 보일러로부터의 배기 가스를 대기 중에 방출하는 연돌(10)에 도달하는 덕트에 마련된다. 여열 회수 장치(1)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 주로, 건식 이코노마이저(2)와 응축 이코노마이저(4)에 의해 구성된다.
건식 이코노마이저(2) 및 응축 이코노마이저(4)는 피가열수(보일러수)가 유통하는 수관을 구비한다. 수관의 재질은 내식성을 향상시키는 관점으로부터 오스테나이트형 스테인리스 중에서도 특히 몰리브덴을 첨가한 SUS316L을 이용하는 것이 바람직하다.
건식 이코노마이저(2)는 배기 가스의 현열을 이용하여 피가열수를 가열하는 것이며, 덕트의 전단측[전단측 덕트(6)]에 마련된다. 건식 이코노마이저(2)에서 피가열수와 열교환된 배기 가스는 여열 회수되기 때문에 온도가 저하한다. 예컨대, 건식 이코노마이저(2)에 유입하는 배기 가스 온도를 300℃로 했을 경우, 건식 이코노마이저(2)로부터 유출하는 배기 가스 온도는 180℃까지 저하한다. 이 경우, 예컨대, 건식 이코노마이저(2)로의 피가열수의 입구 온도는 150℃, 출구 온도는 250℃로 해도 좋다.
응축 이코노마이저(4)는 건식 이코노마이저(2)의 하류측에 배설되며 배기 가스의 응축 잠열을 이용하여 피가열수를 가열하는 것이며, 덕트의 후단측[후단측 덕트(8)]에 마련된다. 후단측 덕트(8)는 전단측 덕트(6)에 접속하여 배기 가스 흐름을 상승류로 바꾼다. 응축 이코노마이저(4)는 그 상부(5) 근방에서 배기 가스가 응축 온도에 도달하도록 설치된다. 본 실시형태에 있어서, 배기 가스의 응축 온도는 58℃ 내지 62℃이다. 예컨대, 응축 이코노마이저(4)의 상부(5) 근방에서 배기 가스가 응축 온도에 도달하도록 하기 위해서, 응축 이코노마이저(4)의 상류측에 배기 가스 온도를 저하시키는 다른 건식 이코노마이저를 마련해도 좋다.
또한, 건식 이코노마이저(2) 및 응축 이코노마이저(4)를 흐르는 피가열수의 흐름 방향은 배기 가스의 흐름 방향에 대향하도록 마련된다.
이것에 의해, 배기 가스의 흐름 방향에 대향하도록, 건식 이코노마이저(2) 및 응축 이코노마이저(4)를 흐르는 피가열수의 흐름 방향을 마련했으므로, 열회수 효율을 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 상술하는 배기 가스의 여열 회수 장치(1)는 배기 가스 흐름을 상승류로 바꾸는 후단측 덕트(8)에 응축 이코노마이저(4)를 설치하여, 응축 이코노마이저(4)의 상부(5) 근방에서 배기 가스가 응축 온도에 도달하도록 구성하고 있으므로, 배기 가스 중의 수증기가 응축 이코노마이저(4)의 상부(5) 근방에서 응축하여 드레인(응축수)이 된다.
발생한 드레인은 응축 이코노마이저의 상부(5) 근방으로부터 아래로 낙하하여, 응축 이코노마이저(4)를 구성하는 수관군과 접촉하므로, 수관의 관 외벽을 상부로부터 하부에 걸쳐서 습윤 상태로 유지한다. 이 때문에, 응축 이코노마이저(4)에서의 수관군에서 건습 사이클을 방지할 수 있어서, 응력 부식 균열을 방지할 수 있다.
또한, 발생한 드레인은, 응축 이코노마이저(4)의 상부(5) 근방으로부터 아래로 낙하할 때, 수관군과 접촉할 뿐만 아니라, 상승류의 배기 가스와 대향이 되도록 낙하하므로, 응축 이코노마이저(4)를 흐르는 배기 가스 중의 수증기 분압을 증가시킬 수 있다. 이 때문에, 응축 이코노마이저에서의 응축량이 증가하여 응축 효율이 올라서, 배기 가스의 여열 회수율이 상승한다.
또한, 드레인은 응축 이코노마이저(4)의 수관군이나 상승류의 배기 가스와 접촉한 후 드레인 배출구(7)로부터 배출된다.
또한, 본 실시형태의 여열 회수 장치(1)는, 건식 이코노마이저(2)가 마련되는 전단측 덕트(6)와, 전단측 덕트(6)에 접속하여 배기 가스 흐름을 상승류로 바꾸는 후단측 덕트(8)에 응축 이코노마이저(4)를 설치한 구조이므로, 간단하게 여열 회수 장치를 조립, 제조할 수 있다.
또한, 배기 가스의 여열 회수 장치(1)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 응축 이코노마이저(4)를 흐르는 배기 가스를 향해 물을 분무하는 분무 노즐(9)을 구비해도 좋다.
분무 노즐(9)은, 예컨대, 도 2의 (a)에 도시하는 바와 같이, 응축 이코노마이저(4)의 하부측(배기 가스 흐름 상류측)에 설치해도 좋고, 도 2의 (b)에 도시하는 바와 같이, 응축 이코노마이저(4)의 내부에 설치해도 좋다. 또한, 도 2의 (c)에 도시하는 바와 같이, 응축 이코노마이저(4)의 상부측(배기 가스 흐름 하류측)에 설치해도 좋다.
이것에 의해, 응축 이코노마이저(4)를 흐르는 배기 가스를 향해 물을 분무하므로, 응축 이코노마이저(4)를 흐르는 배기 가스 중의 수증기 분압을 보다 한층 증가시킬 수 있다. 이 때문에, 응축 이코노마이저(4)에서의 응축량이 증가하여 응축 효율이 올라서, 배기 가스의 여열 회수율이 상승한다.
특히, 도 2의 (c)에 도시하는 바와 같이, 분무 노즐(9)을 응축 이코노마이저(4)의 상부측에 설치했을 경우는, 응축 이코노마이저(4)를 구성하는 수관(11)의 건조를 방지하는 것을 기대할 수 있어서, 전체적으로 수관(11)의 관 외벽을 습윤 상태로 유지한다. 따라서, 배기 가스 중의 수증기 분압을 증가시킬 뿐만 아니라, 응축 이코노마이저(4)에서의 건습 사이클을 방지할 수 있어서, 효과적으로 응력 부식 균열을 방지할 수 있다.
또한, 분무 노즐(9)에 의해 배기 가스 중으로 분무하는 물의 온도는 응축 이코노마이저(4)로의 피가열수의 입구 온도와 출구 온도 사이의 온도로 설정되어 있다.
예컨대, 응축 이코노마이저(4)로의 피가열수의 입구 온도를 20℃, 출구 온도를 60℃로 했을 경우, 도 2의 (a)에 도시하는 바와 같이, 응축 이코노마이저(4)의 하부측으로부터 분무하는 물의 온도를 55℃로 해도 좋다. 또한, 도 2의 (c)에 도시하는 바와 같이, 응축 이코노마이저(4)의 상부측으로부터 분무하는 물의 온도를 20℃로 해도 좋다.
이것에 의해, 분무 노즐에 의해 배기 가스 중으로 분무하는 물의 온도가 응축 이코노마이저로의 피가열수의 입구 온도와 출구 온도 사이의 온도로 설정되어 있으므로, 배기 가스를 급격하게 냉각시키는 일 없이, 응축 효율의 저하를 방지할 수 있다.
상술의 실시형태에서는, 건식 이코노마이저(2)의 설치예로서, 하강류의 배기 가스 흐름을 갖는 전단측 덕트(6)를 들었지만, 건식 이코노마이저(2)의 설치 개소는 일방향 흐름의 배기 가스 흐름을 갖는 덕트 내이면 특별히 한정되지 않는다.
도 3은 실시형태 1에 따른 배기 가스의 여열 회수 장치의 변형예를 도시하는 개략 구성도이며, 건식 이코노마이저의 설치 개소의 일 예이다.
건식 이코노마이저(2)의 설치 개소의 일 예로서, 예컨대, 도 3의 (a)에 나타내는 수평 방향의 배기 가스 흐름을 갖는 전단측 덕트(6)에 설치하여도 좋고, 도 3의 (b)에 나타내는 상승류의 배기 가스 흐름을 갖는 전단측 덕트(6)에 마련해도 좋다.
[실시형태 2]
다음에, 실시형태 2에 따른 배기 가스의 여열 회수 장치에 대하여 설명한다.
도 4는 실시형태 2에 따른 배기 가스의 여열 회수 장치를 도시하는 개략 구성도이다.
실시형태 2에 따른 여열 회수 장치(1)는, 연돌에서 대기 중으로 방출되는 흰 연기를 억제하도록 한 점을 제외하면, 실시형태 1에서 설명한 여열 회수 장치(1)와 동일한 구성이다. 그 때문에, 실시형태 1과 동일한 구성에 대해서는 그 상세한 설명을 생략한다.
여열 회수 장치(1)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 도 1에서 설명한 구성 이외에, 흰 연기 검지 수단(12)과 가열 수단(14)과 가열 제어 수단(22)을 추가로 구비한다.
흰 연기 검지 수단(12)은 연돌(10)로부터 대기 중에 방출되는 배기 가스의 흰 연기를 검지한다. 흰 연기 검지 수단(12)은, 예컨대, 연돌(10) 근방에 마련되는 원격 감시 카메라이다. 또한, 배기 가스의 광투과도를 계측하는 센서라도 좋다.
가열 수단(14)은 전단측 덕트(6)의 배기 가스 열을 응축 이코노마이저(4)의 배기 가스 흐름 하류측에 열전달하여, 응축 이코노마이저(4)의 배기 가스 흐름 하류측의 배기 가스를 가열한다.
본 실시형태에 있어서, 가열 수단(14)은 열회수부(16)와 재가열부(18)를 갖는 가스·가스 히터이다. 가스·가스 히터(14)는 후술하는 열회수부(16)와 재가열부(18)가 교호로 위치되도록 전열층판(20)을 회전시킴으로써, 전단측 덕트(6)의 배기 가스 열을 응축 이코노마이저(4)의 배기 가스 흐름 하류측에 열전달하여, 응축 이코노마이저(4)의 배기 가스 흐름 하류측의 배기 가스를 가열한다.
열회수부(16)는 건식 이코노마이저(2)의 배기 가스 흐름 하류측에서 배기 가스의 여열을 전열층판(20)에 부여하여 여열 회수한다. 이와 같이, 응축 이코노마이저(4)의 배기 가스 흐름 하류측에 열전달되는 전단측 덕트(6)의 배기 가스 열은, 열회수부(16)에서 회수되는 것에 의해 얻어지므로, 건식 이코노마이저(2)의 배기 가스 흐름 하류측의 배기 가스 온도를 내릴 수 있다. 따라서, 배기 가스는 응축 이코노마이저(4)에 유입하기 전에 온도가 내려가 응축 이코노마이저(4)에서 응축하기 쉬워진다.
예컨대, 건식 이코노마이저(2)로부터 유출한 배기 가스 온도를 180℃로 했을 경우, 열회수부(16)에서 열회수된 배기 가스는 60℃ 내지 80℃까지 저하한다.
재가열부(18)는, 열회수부(16)에서 전열층판(20)에 회수한 여열에 의해 응축 이코노마이저(4)의 배기 가스 흐름 하류측에서 배기 가스를 재가열한다. 이것에 의해, 전단측 덕트(6)의 배기 가스 열을 응축 이코노마이저(4)의 배기 가스 흐름 하류측에 열전달하여, 응축 이코노마이저(4)의 배기 가스 흐름 하류측에서 배기 가스를 재가열할 수 있으므로, 배기 가스 온도를 상승시키고, 혼합 후 가스의 상대 습도를 저하시켜서 흰 연기의 발생을 억제할 수 있다.
예컨대, 응축 이코노마이저(4)로부터 유출한 배기 가스 온도를 30℃ 내지 50℃로 했을 경우, 재가열부(18)에서 재가열된 배기 가스는 80℃ 내지 100℃까지 상승한다.
가열 제어 수단(22)은 흰 연기 검지 수단(12)의 검지 결과에 근거하여 가열 수단(가스·가스 히터)(14)의 가열 상태를 제어한다. 본 실시형태에서는, 가열 제어 수단(22)은 흰 연기 검지 수단(12)의 검지 결과에 근거하여 흰 연기 농도의 증가에 따라 가스·가스 히터(14)의 회전수를 올려도 좋다. 또한, 가열 제어 수단(22)은 컨트롤러이며, 흰 연기 검지 수단(12)의 검지 결과에 근거하여, 가스·가스 히터(14)의 전열층판(20)을 회전시키는 모터(24)를 구동한다.
이와 같이, 흰 연기 검지 수단(12)의 검지 결과에 근거하여 흰 연기 농도의 증가에 따라 가스·가스 히터(14)의 회전수를 올리므로, 흰 연기가 발생하지 않도록 배기 가스 온도를 효율적으로 조정할 수 있다.
[실시형태 3]
다음에, 실시형태 3에 따른 배기 가스의 여열 회수 장치에 대하여 설명한다.
도 5는 실시형태 3에 따른 배기 가스의 여열 회수 장치를 도시하는 개략 구성도이다.
실시형태 3에 따른 여열 회수 장치(1)는, 가열 수단으로서 가스·가스 히터(14) 대신에 바이패스 유로 및 댐퍼를 마련한 점을 제외하면, 실시형태 2에서 설명한 여열 회수 장치(1)와 동일한 구성이므로, 동일한 구성에 대해서는 그 상세한 설명을 생략한다.
가열 수단은, 도 5에 도시하는 바와 같이, 바이패스 유로(28)와 댐퍼(32)에 의해 구성된다. 바이패스 유로(28)는 전단측 덕트(6)와 후단측 덕트(8)를 접속하여, 전단측 덕트(6)의 배기 가스의 일부를 응축 이코노마이저(4)의 배기 가스 흐름 하류측에서 합류시킨다. 댐퍼(32)는 바이패스 유로(28)의 배기 가스 유량을 조절한다.
이 경우, 가열 제어 수단(36)은 흰 연기 검지 수단(12)의 검지 결과에 근거하여 흰 연기 농도의 증가에 따라 댐퍼(32)의 개도를 크게 한다. 또한, 가열 제어 수단(36)은 컨트롤러이며, 흰 연기 검지 수단(12)의 검지 결과에 근거하여, 댐퍼(32)를 동작시키는 모터(38)를 구동한다.
이것에 의해, 전단측 덕트(6)의 배기 가스의 일부를 응축 이코노마이저(4)의 배기 가스 흐름 하류측에서 합류시킬 수 있으므로, 응축 이코노마이저(4)의 배기 가스 흐름 하류측의 배기 가스 온도를 상승시켜서, 흰 연기의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 흰 연기 검지 수단(12)의 검지 결과에 근거하여 흰 연기 농도의 증가에 따라 댐퍼(32)의 개도를 크게 할 수 있으므로, 흰 연기가 발생하지 않도록 바이패스 유로(28)의 배기 가스 유량을 조절할 수 있다. 따라서, 배기 가스 온도를 효율적으로 조정할 수 있다.
또한, 바이패스 유로(28)와 댐퍼(32)로 구성되어 있는 상술의 가열 수단은 구조가 간단하기 때문에 설비 비용을 저감할 수 있다.
또한, 바이패스 유로 및 댐퍼의 설치 개소나 개수는 특별히 한정되지 않으며, 설치 개소를 바꾸어 복수 마련해도 좋다. 예컨대, 응축 이코노마이저(4)의 상부(5) 근방에서 배기 가스가 응축 온도에 도달하게 하기 위해서, 건식 이코노마이저(2)와는 다른 저온 건식 이코노마이저를 마련하고, 저온 건식 이코노마이저의 하류측에 바이패스 유로 및 댐퍼를 마련해도 좋다.
구체적으로는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 상술의 구성 이외에, 저온 건식 이코노마이저(26)와 바이패스 유로(30)와 댐퍼(34)를 추가로 구비해도 좋다.
저온 건식 이코노마이저(26)는 건식 이코노마이저(2)의 하류측의 전단측 덕트(6) 내에 배설되어, 건식 이코노마이저(2)보다 저온의 온도 영역에서 배기 가스의 여열 회수를 실행한다. 예컨대, 건식 이코노마이저(2)로부터 유출한 배기 가스 온도를 180℃로 했을 경우, 저온 건식 이코노마이저(26)에서 여열 회수된 배기 가스가 60℃ 내지 80℃까지 저하하는 온도 영역에 저온 건식 이코노마이저(26)를 마련해도 좋다.
이와 같은 저온 건식 이코노마이저(26)에 의해, 건식 이코노마이저(2)로부터 유출한 배기 가스의 잔류 여열을 회수함으로써, 응축 이코노마이저(4)에 유입되는 배기 가스 온도를 저하시켜서 응축 이코노마이저(4)의 응축 효율을 높일 수 있다.
또한, 도시하지 않지만, 열효율을 향상시키는 관점으로부터, 탈기기를 거쳐서, 열교환 후의 저온 건식 이코노마이저(26)의 출구 피가열수를 건식 이코노마이저(2)의 입구 피가열수로서 이용해도 좋다.
바이패스 유로(30)는 전단측 덕트(6)와 후단측 덕트(8)를 접속하여, 저온 건식 이코노마이저(26)의 하류측의 배기 가스의 일부를 응축 이코노마이저(4)의 배기 가스 흐름 하류측에서 합류시킨다. 댐퍼(34)는 바이패스 유로(30)의 배기 가스 유량, 즉 저온 건식 이코노마이저(26)에서 여열 회수된 배기 가스의 유량을 조절한다. 댐퍼(34)의 개도는, 상술의 댐퍼(32)와 마찬가지로, 흰 연기 검지 수단(12)의 검지 결과에 근거하여 흰 연기 농도의 증가에 따라 가열 제어 수단(컨트롤러)(36)에 의해 모터(40)를 구동하여 크게 한다.
이것에 의해, 응축 이코노마이저(4)의 배기 가스 흐름 하류측에서 합류시키는 전단측 덕트(6)의 배기 가스의 온도를 선택할 수 있다. 예컨대, 흰 연기가 발생하지 않도록 응축 이코노마이저(4)의 배기 가스 흐름 하류측의 배기 가스 온도 제어를 확실히 실행하는 관점으로부터, 바이패스 유로(30) 및 댐퍼(34)를 거쳐서 저온 건식 이코노마이저(26)의 하류측의 배기 가스의 일부를 합류시켜도 좋다. 또한, 열효율의 저하를 억제하는 관점으로부터, 도 5에 도시하는 바와 같이, 바이패스 유로(28) 및 댐퍼(32)를 거쳐서, 저온 건식 이코노마이저(26)의 하류측의 배기 가스보다 고온이 되는 건식 이코노마이저(2)의 하류측의 배기 가스의 일부를 합류시켜도 좋다.
이상, 본 발명의 일 예에 대하여 상세하게 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않으며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 각종의 개량이나 변형을 실행해도 좋다.
예컨대, 상술의 실시형태 1 내지 3을 적절히 조합해도 좋은 것은 말할 필요도 없다.

Claims (6)

  1. 배기 가스를 대기 중에 방출하는 연돌에 도달하는 덕트에, 상기 배기 가스의 현열을 이용하여 피가열수를 가열하는 건식 이코노마이저와, 상기 건식 이코노마이저의 하류측에 배설되며 배기 가스의 응축 잠열을 이용하여 피가열수를 가열하는 응축 이코노마이저를 구비한 배기 가스의 여열 회수 장치에 있어서,
    상기 덕트는 상기 건식 이코노마이저가 마련되는 전단측 덕트와, 상기 전단측 덕트에 접속하여 배기 가스 흐름을 상승류로 바꾸는 후단측 덕트로 구성되며, 상기 후단측 덕트에 상기 응축 이코노마이저를 설치하여, 상기 응축 이코노마이저의 상부 근방에서 상기 배기 가스가 응축 온도에 도달하도록 구성한 것을 특징으로 하는
    배기 가스의 여열 회수 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연돌로부터 대기 중에 방출되는 상기 배기 가스의 흰 연기를 검지하는 흰 연기 검지 수단과, 상기 전단측 덕트의 배기 가스 열을 상기 응축 이코노마이저의 배기 가스 흐름 하류측에 열전달하고, 상기 응축 이코노마이저의 배기 가스 흐름 하류측의 상기 배기 가스를 가열하는 가열 수단과,
    상기 흰 연기 검지 수단의 검지 결과에 근거하여 상기 가열 수단의 가열 상태를 제어하는 가열 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는
    배기 가스의 여열 회수 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가열 수단은, 상기 건식 이코노마이저의 배기 가스 흐름 하류측에서 상기 배기 가스의 여열을 전열층판에 부여하여 여열 회수하는 열회수부와, 상기 열회수부에서 상기 전열층판에 회수한 여열에 의해 상기 응축 이코노마이저의 배기 가스 흐름 하류측에서 상기 배기 가스를 재가열하는 재가열부를 갖고, 상기 열회수부와 상기 재가열부를 교호로 위치되도록 상기 전열층판을 회전시키는 가스 히터이며,
    상기 가열 제어 수단은 상기 흰 연기 검지 수단의 검지 결과에 근거하여 흰 연기 농도의 증가에 따라 상기 가스 히터의 회전수를 올리는 것을 특징으로 하는
    배기 가스의 여열 회수 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 가열 수단은, 상기 전단측 덕트와 상기 후단측 덕트를 접속하여 상기 전단측 덕트의 상기 배기 가스의 일부를 상기 응축 이코노마이저의 배기 가스 흐름 하류측에서 합류시키는 바이패스 유로와, 상기 바이패스 유로의 배기 가스 유량을 조절하는 댐퍼로 구성되며,
    상기 가열 제어 수단은 상기 흰 연기 검지 수단의 검지 결과에 근거하여 흰 연기 농도의 증가에 따라 상기 댐퍼의 개도(開度)를 크게 하는 것을 특징으로 하는
    배기 가스의 여열 회수 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 응축 이코노마이저를 흐르는 상기 배기 가스를 향해 물을 분무하는 분무 노즐을 구비하고, 상기 분무 노즐에 의해 상기 배기 가스 중으로 분무하는 물의 온도가 응축 이코노마이저로의 피가열수의 입구 온도와 출구 온도 사이의 온도로 설정되는 것을 특징으로 하는
    배기 가스의 여열 회수 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 건식 이코노마이저 및 상기 응축 이코노마이저를 흐르는 피가열수의 흐름 방향은 상기 배기 가스의 흐름 방향에 대향하도록 마련되는 것을 특징으로 하는
    배기 가스의 여열 회수 장치.
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