KR20130123887A - 고효율 진공 탈기기 - Google Patents

고효율 진공 탈기기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고효율 진공 탈기기에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 유입된 물에 존재하는 산소를 제거하기 위한 탈기기에 있어서, 내부가 진공이고, 상단부, 하단부 및 하단부로 구성된 밀폐된 몸체; 몸체의 상단부에 구비되어 내부로 수증기를 유입시키는 수증기 유입부; 몸체의 중단부 상부에 구비되어 산소를 제거할 물이 유입되고, 외면 하부에 복수의 분사노즐이 형성된 유입관; 몸체 중단부에 구비되고, 상기 유입관의 하부에 위치하는 복수의 트레이; 증발된 산소가 포집되는 다수의 천공이 형성되며, 상기 산소를 배출시키는 배기관; 및 몸체의 하단부에 구비되어 상기 산소가 제거된 물이 배출되는 배출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 진공 탈기기에 관한 것이다.

Description

고효율 진공 탈기기{high efficiency vacuum deaerctor}
본 발명은 고효율 진공 탈기기에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 수증기를 탈기기의 상부에서 하부로 유입시켜 스프레이 존에서도 탈기현상을 일으키게 하고, 분사노즐에서 분사되는 물방울의 직경을 작게하여 표면적을 넓혀 탈기효율을 증가시키고, 복수의 트레이를 다단으로 배열시키고 모든 트레이의 측면에 물이 흘러내릴 수 있도록 하여 수증기와 접촉되는 면을 극대화시켜 탈기효율을 향상시킨 고효율 진공 탈기기에 관한 것이다.
화력발전소에서는 증기터빈을 이용하여 전기를 생산하게 된다. 이러한 증기터빈은 고온고압의 과열증기를 받아 저압까지 압력을 강하시키면서 증기터빈의 샤프트 동력을 일으켜 발전기를 돌려 전기를 생산하게 된다. 이러한 과정에서 마지막 단계에서 공기가 유입되게 된다.
유입된 공기는 증기 응축기(condenser)에서 진공 펌프 또는 이젝터를 사용하여 제거하게 된다. 그러나 응축수의 과냉이 일어나게 되는 경우 일부 공기는 물에 녹게 된다.
도 1은 통상적인 화력발전 시스템의 구성도를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 발전과정에서 물을 보일러(1)에서 고온, 고압의 증기로 토출되고, 토출된 고온, 고압의 증기는 증기터빈(2)으로 유입되어 증기의 열에너지가 기계에너지로 전환되면서 증기는 저온, 저압의 수증기로 토출되고, 터빈의 샤프트가 회전되어 전기를 발생시키게 된다. 그리고, 저온 저압의 수증기는 응축기(3)에서 물로 바뀌는 과정을 하며 반복된다. 이때 보일러에는 불순물(무기물)이 축적되기 때문에 약 4 ~ 5%의 물을 배출시키고 새로운 물(응축수)를 투입시키게 된다.
이때 물에는 산소가 포함되어 있으므로 물을 발전과정에 많이 투입시키고자 하는 경우, 응축기 후단에 응축수 탱크(condesate tank, 4))를 설치하게 된다. 이때 투입되는 물에 녹아 있는 산소를 제거하기 위해 탈기기(5)가 사용된다. 탈기기까지 흘러가는 과정에서 급수 가열기를 지나가는 경우 온도가 상승하게 되고, 물에 녹아 있던 산소는 활성화된 기체 상태로 물속에 녹아 있는 무기물과 화학반응을 하여 불순물(Particulates)로 변하게 된다.
이렇게 만들어진 것의 일부는 열교환기 표면에 표착(deposit)하게 된다. 또한, 더 큰 문제는 보일러 표면에 부착되어 철의 산화부식을 가속시키게 된다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위하여 보충수를 응축수 탱크에 넣기 전에 진공 탈기기(Vacuum Deaerator) 를 사용하여 보충수에 녹아 있는 산소를 제거하고 난 후 응축수 탱크로 물을 보내는 것이다. 이때 별도의 수증기를 사용하지 않고 터빈에서 방출하는 수증기를 이용하게 된다.
도 2는 종래 보충수에 함유된 산소를 제거하기 위한 탈기기(5)와 응축수 탱크(4)의 단면도를 도시한 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 종래 탈기기(5)는 탈기기 몸체를 포함하고, 몸체는 상단부와 중단부 및 하단부로 구성되게 된다. 그리고, 탈기기 상단부의 상부 끝단에 구비된 물 유입관(11), 몸체 상단부 유입된 물을 몸체 중단부로 유입시키기 위한 밸브(12), 밸브를 통해 몸체 중단부로 유입된 물이 흘러 들어가게 되는 증발부(13)를 포함하고 있음을 알 수 있다.
또한, 몸체 중단부의 측면에는 수증기가 유입되는 수증기 유입관(14)를 구비하고 있다. 그리고, 증발부(13)에 들어간 물은 수증기 유입관(14)에서 유입된 수증기와 열교환을 하게 되면서 물에 포함된 산소가 제거되게 된다. 즉, 물의 표면적에 수증기가 접촉되게 되면서, 수증기는 응축되고, 응축되면서 발생되는 열에 의해 물이 가열되면서 물에 포함된 산소가 증발하게 된다. 이러한 과정을 통해 산소가 제거된 물은 배출부(15)를 통해 응축수 탱크에 유입되게 되며 응축수 탱크(4)에 저장된 응축수는 출구를 통해 급수 가압펌프(압축기)측으로 보내지게 된다. 반면, 물에서 증발된 산소는 몸체 상단부에 구비된 산소배출관(16)를 통해 배출되게 된다.
산소가 탈기되는 원리는 산소의 용해도는 포화온도에서 0이 된다. 즉, 포화온도에서 공기는 물에 녹지 않고, 포화온도에서 모든 산소는 증발되어 제거되게 된다. 물 표면은 수증기와 접촉하게 될 때 포화온도가 된다. 따라서 공기(산소)는 물 표면에서 곧바로 증발하게 된다. 이때 탈기되는 속도는 물속에 있는 산소가 물표면(수증기와 접촉하는 표면)에 도달하는 속도가 된다. 탈기되는 비율을 크게 하기 위해서는 물이 수증기와 접촉하는 면을 크게 하는 것이 중요하다. 다시 말하면, 공기가 표면까지 확산(diffusion)되는 거리를 작게하여야 탈기의 효율을 높일 수 있다.
그러나, 도 2에 도시된 종래 탈기기의 경우, 증발관에 침저된 물이 유입된 수증기와 접촉되는 면적이 상부면과 측면으로 흘러내리는 부분에만 존재하여 탈기효율이 좋지 못하다는 단점이 존재하게 된다. 또한, 수증기가 측면에서 유입되기 때문에 몸체 중단부의 상부공간에서는 전혀 탈기 현상이 발생되지 않게 된다. 따라서 물과의 접촉면적을 최대화하고, 몸체 중단부에서도 탈기 현상을 발생시켜 탈기효율을 극대화시킬 수 있는 탈기기가 요구되었다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 수증기를 탈기기의 상부에서 하부로 유입시켜 스프레이 존에서도 탈기 현상을 일으키게 하고, 분사노즐에서 분사되는 물방울의 직경을 작게하여 표면적을 넓혀 탈기효율을 증가시키고, 물방울의 표면적을 크게 함으로써 물방울이 수증기에 노출되면 짧은 시간에 포화온도에 도달하게 하며, 복수의 트레이를 다단으로 배열시키고 모든 트레이의 측면에 물이 흘러내릴 수 있도록 제1격벽과 제2격벽을 설치하여 수증기와 접촉되는 면을 극대화시켜 탈기효율을 향상시킨 고효율 진공 탈기기에 관한 것이다.
본 발명의 그 밖에 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 관련되어 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명확해질 것이다.
본 발명의 목적은, 유입된 물에 존재하는 산소를 제거하기 위한 탈기기에 있어서, 내부가 진공이고, 상단부, 하단부 및 하단부로 구성된 밀폐된 몸체; 몸체의 상단부에 구비되어 내부로 수증기를 유입시키는 수증기 유입부; 몸체의 중단부 상부에 구비되어 산소를 제거할 물이 유입되고, 외면 하부에 복수의 분사노즐이 형성된 유입관; 몸체 중단부에 구비되고, 유입관의 하부에 위치하는 복수의 트레이; 증발된 산소가 포집되는 다수의 천공이 형성되며, 산소를 배출시키는 배기관; 및 몸체의 하단부에 구비되어 산소가 제거된 물이 배출되는 배출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 진공 탈기기로서 달성될 수 있다.
분사노즐에 의해 분사되는 물은 물방울 형태가 되고, 물방울의 직경은 100㎛이하이며, 물방울은 수증기와 접촉되어 물방울에 포함된 산소일부가 증발하는 것을 특징으로 할 수 있다.
트레이는 복수의 행으로 나열되며, 행마다 복수의 트레이가 배열되는 것을 특징으로 할 수 있다.
특정 행에 위치한 트레이 간의 사이 거리 중간축이 특정 행 하부에 있는 행에 위치한 트레이의 중심축이 서로 일치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
트레이는 상부측이 개방되어 있는 형태이고, 내부에 평면방향이 트레이의 길이방향과 평행한 적어도 하나의 제1격벽을 포함하고 제1격벽의 높이는 트레이의 높이보다 큰 것을 특징으로 할 수 있다.
트레이는 상부측이 개방되어 있는 형태이고, 내부에 평면방향이 트레이의 폭방향과 평행한 적어도 하나의 제2격벽을 포함하고 제2격벽의 높이는 트레이의 높이보다 큰 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 수증기를 탈기기의 상부에서 하부로 유입시켜 스프레이 존에서도 탈기 현상을 일으키게 하고, 분사노즐에서 분사되는 물방울의 직경을 작게하여 표면적을 넓혀 탈기효율을 증가시키고, 물방울의 표면적을 크게 함으로써 물방울이 수증기에 노출되면 짧은 시간에 포화온도에 도달하게 하며, 복수의 트레이를 다단으로 배열시키고 모든 트레이의 측면에 물이 흘러내릴 수 있도록 제1격벽과 제2격벽을 설치하여 수증기와 접촉되는 면을 극대화시켜 탈기효율을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어 졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허 청구 범위에 속함은 자명하다.
도 1은 통상적인 화력발전 시스템의 구성도,
도 2는 종래 물에 포함된 산소를 제거하기 위한 탈기기와 응축수 탱크의 단면도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 탈기기와 응축수 탱크의 단면도,
도 4a는 본 발명의 일실시예에 따른 트레이의 사시고,
도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 트레이의 평면도,
도 4c는 본 발명의 일실시예에 따른 트레이의 단면도,
도 4d는 본 발명의 일실시예에 따른 트레이의 측면도를 도시한 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 물에 포함된 산소를 제거하기 위한 탈기기의 구성 및 기능에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 탈기기와 응축수 탱크(4)의 단면도를 도시한 것이다. 본 발명의 일실시예에 따른 탈기기는 고성능 고효율로 물에 포함된 산소를 탈기 시키기 위한 것으로 특히 공기가 많이 녹아 있는 보충수를 발전시스템에 넣기 전에 터빈에서 방출되는 저압 수증기를 이용하여 탈기시키게 된다.
앞서 언급한 바와 같이, 보충수를 발전시스템에 넣는 방법으로는 응축기에서 나오는 응축수가 응축수 탱크(4)에 모이게 되는데 이때 이러한 보충수를 응축수 탱크(4)에 유입시키게 된다. 이때 보충수를 응축수 탱크(4)에 유입시키기 전에 본 발명의 일실시예에 따른 탈기기를 설치하여 탈기기에서 물에 포함된 산소를 제거하여 유입시키게 된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에에 따른 탈기기는 내부가 진공인 밀폐된 형태의 몸체(20), 수증기 유입부(30), 탈기시켜야할 물이 유입되고 복수의 분사노즐(41)을 가진 물 유입관(40), 복수로 배열된 트레이(50), 복수의 천공(61)을 갖는 배기관(60), 탈기된 물이 배출되는 배출부(70) 등을 포함하고 있다.
몸체(20)는 내부가 진공으로 되어 있으며, 상단부(21)와 중단부(22) 및 하단부(23)로 구성되게 된다. 그리고, 몸체(20)의 상단부(21)에는 도 3에 도시된 바와 같이, 상부 끝단에 수증기 유입부(30)를 구비하여 수증기가 유입되게 된다. 따라서 종래와 달리 수증기가 몸체(20)의 측면이나 하부에서 유입되는 것이 아닌 상부측에서 유입되게 됨을 알 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 몸체(20) 중단부(22)의 상부에는 물 유입관(40)이 구비됨을 알 수 있다. 또한, 이러한 물 유입관(40)을 통해 탈기가 필요한 물이 유입되게 된다. 그리고, 물유입관(40)의 외면 하부측에는 복수의 분사노즐(41)이 구비되게 된다. 이러한 분사노즐(41)에 유입된 물이 하부로 분사되게 된다.
이때, 분사노즐(41)에 의해 분사되는 것은 극히 작은 물방울(aerosol)형태가 된다. 즉, 분사노즐(41)에서 만들어지는 물의 입자 크기는 표면적 넓게 하기 위해 평균 직경이 100㎛이하가 되도록 한다. 따라서 이러한 극히 작은 물방울들은 상부측에서 유입된 수증기와 접촉하게 되어 탈기 현상이 발생되게 된다. 즉, 물방울의 직경이 매우 작기 때문에 물방울들은 후에 설명할 트레이(50)에 도달하기 전에 포화온도에 도달하여 산소가 일부 제거되게 된다.
또한, 분사노즐(41)에 의해 분사된 물방울들은 몸체 중단부(22)에 구비되고, 물 유입관(40) 하부에 위치한 복수의 트레이(50)에 포집되게 된다. 트레이(50)에 포집된 물은 최종적으로 수증기와 접촉되어 상부측에서 탈기되지 않은 산소가 탈기되어 산소가 완전히 제거되게 된다.
증발된 산소는 트레이(50) 하부에 설치된 배기관(60)의 외면에 형성된 다수의 천공(61)에 포집되어 배기관(60)을 통해 배출되게 된다. 반면, 탈기가 이루어진 물은 몸체(20)의 하단부(23)로 보내지고, 몸체 하단부(23)에 구비된 배출부(70)를 통해 응축수 탱크(4)로 보내지게 된다. 응축수 탱크(4)로 보내진 물은 응축수 탱크(4)의 출구(6)에 의해 압축기 측으로 보내지게 된다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 탈기기에 의해 탈기효율이 상승되게 되는 원인에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 이하의 표 1은 산소가 물에서 확산될 때, 산소확산계수(Dv)와 열이 확산될 때의 열확산계수(∝)를 온도(T)에 따라 나타낸 것으로 확산계수의 단위는 cm2/s이고 온도의 단위는 ℃로 나타내었다.
온도(T(℃)) 산소확산계수(Dv(cm2/s)) 열확산계수(∝(cm2/s))
30 2.1*10-5 1.47*10-3
40 2.6*10-5 1.51*10-3
50 3.1*10-5 1.55*10-3
60 3.7*10-5 1.61*10-3
70 4.3*10-5 1.63*10-3
80 5.0*10-5 1.65*10-3
90 5.7*10-5 1.68*10-3
100 6.5*10-5 1.69*10-3
110 7.3*10-5 1.70*10-3
120 8.2*10-5 1.71*10-3
130 9.1*10-5 1.72*10-3
140 1.0*10-4 1.73*10-3
150 1.1*10-4 1.73*10-3
160 1.21*10-4 1.74*10-3
본 발명의 일실시예에 따른 탈기기는 진공 상태에서 운전된다. 이때 진공 탈기기의 운전압력은 증기터빈 출구 압력으로 운전되게 된다. 이러한 값은 약 6 ~ 8kPa정도이다. 따라서 물에 대한 산소의 포화온도는 40℃근방이 된다. 이때 표 1에 나타난 바와 같이, 산소확산계수와 열확산계수를 비교해보면 열확산계수는 산소확산계수보다 50배 이상 크게 된다.
즉, 이러한 경우 열의 확산속도는 산소의 확산속도보다 50배 이상 빠르게 된다. 따라서, 물방울 온도는 이미 포화온도에 도달한 후에도 물방울은 산소를 포함하게 됨을 알 수 있다. 그러나 표 1에 나타난 바와 같이, 운전압력이 높아져도 열확산계수는 거의 일정한 것에 비하여 산소확산계수는 빠르게 증가하여 그 차이가 현저히 작아지게 됨을 알 수 있다. 이러한 이유에서 종래 진공 탈기기는 효율적으로 탈기가 이루어 질 수 없게 된다. 따라서 탈기효율이 극히 낮아지게 된다.
또 다른 측면에서 효율과 관계있는 것은 이미 언급한 바와 같이, 물방울 표면은 수증기와 접촉하고 있기 때문에 항상 포화온도가 된다. 그러므로 산소가 표면에 도달하게 되면 증시 물에서 증발하게 된다. 다시 말하면, 산소의 증발속도는 물방울의 총면적과 관련이 있게 된다.
표 2는 단위 체적당 물방울의 표면적을 나타낸 것이다.
물방울 직경(㎛) 단위체적당 표면적(m2/m3)
1500 51.86
1000 77.79
800 97.23
500 155.55
200 388.74
100 776.98
90 863.23
80 971.05
종래의 탈기기에서 노즐에 의해 분사되는 물방울의 크기는 1mm이상이었다. 그러나 물방울의 평균크기가 1500㎛인 경우 단위체적당 물방울 표면적은 51m2/m3이된다. 그러나 평균 물방울의 크기가 100㎛이 되는 경우 단위체적당 물방울 표면적은 776m2/m3으로 커지게 된다. 그 크기를 80㎛으로 할 경우 표면적은 971m2/m3으로 더욱 커지게 된다. 따라서 본 발명의 일실시예에 따라 분사노즐(41)에 의해 분사되는 물방울의 단위체적당 물방울의 표면적이 상당히 커지게 되고, 그만큼 수증기와 접촉되는 면적이 넓어 지게 됨으로써 보다 효율적으로 산소가 제거되게 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에에 따른 고효율 진공 탈기기는 종래와 달리 수증기가 상부측에서 유입되게 됨으로써 트레이(50)에 도달하기 전에 상당부분의 산소가 제거될 수 있게 된다. 그리고, 잔여 산소는 복수의 트레이(50)에서 모두 제거(증발)되게 된다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 트레이(50)의 구성에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다. 먼저, 도 4a는 본 발명의 일실시예에 따른 트레이(50)의 사시도를 도시한 것이고, 도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 트레이(50)의 평면도를 도시한 것이다. 또한, 도 4c는 본 발명의 일실시예에 따른 트레이(50)의 단면도를 도시한 것이고, 도 4d는 본 발명의 일실시예에 따른 트레이(50)의 측면도를 도시한 것이다.
도 4a 내지 도 4d에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 트레이(50)는 상부가 개방된 단면이 직육면체 형태로 구성됨을 알 수 있다. 또한, 트레이(50)의 내부는 평면방향이 트레이(50)의 길이방향과 평행한 제1격벽(51)을 포함하고 있음을 알 수 있다. 또한, 이러한 제1격벽(51)의 높이는 트레이(50)의 측면의 높이보다 크게 구성된다.
또한, 도 4a 내지 도 4d에 도시된 바와 같이, 트레이(50)의 내부에는 평면방향이 트레이(50)의 폭방향과 평행한 적어도 하나의 제2격벽(52)을 포함하고 있음을 알 수 있다. 또한 이러한 제2격벽(52)의 높이는 트레이(50)의 측면의 높이보다 큰 것을 특징으로 하게 된다.
따라서 물방울은 복수의 트레이(50) 중 가장 윗부분에 존재하는 행에 위치한 다수의 트레이(50) 내부로 포집되게 된다. 그 후 가장 윗부분에 존재하는 트레이(50)에 물이 넘치게 되는 경우 트레이(50)의 측면을 타고 필름 형태로 흘러 내려 수증기와 접촉하면서 밑에 존재하는 트레이(50)로 포집되게 된다. 이러한 흘러내리는 과정에서 물의 표면적이 수증기와 접촉하게 됨으로써 산소가 증발하게 된다.
또한, 흘러내리는 물의 표면적을 넓히기 위해서는 트레이(50)의 모든 측면에서 흘러내리게 하는 것이 중요하다. 따라서 트레이(50)가 기울어져 있는 경우에는 한쪽 일부 측면만을 타고 흘러내리기 때문에 이러한 현상을 방지하게 위해 제1격벽(51)과 제2격벽(52)이 구비되게 된다. 이러한 제1격벽(51)과 제2격벽(52)은 트레이(50)의 측면의 높이보다 크게 구성되므로 항상 트레이(50)가 만약 기울어져 있다 하더라도 4개의 측면 모두에서 흘러내릴 수 있게 되어 흘러내려가는 물의 표면적을 넓히게 되어 탈기 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
<실험예>
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 진공탈기기를 사용한 실험예에 대해 설명하도록 한다. 130,000kW 발전용량을 갖는 열병합 화력발전 시스템은 110ton/hr의 스팀을 인근에 있는 화학공장에 공급하게 된다. 그러므로 공업용슈를 수처리과정을 거쳐 발전 시스템에 공급하게 된다. 이 물은 다섯가지 수처리 공정을 거쳤으나 물에는 약 15ppm정도의 공기가 용해되어 있다. 실험예에서와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 진공탈기기는 15ppm 정도로 녹아있는 공기를 0,008ppm까지 되도록 탈기시키게 된다.
실험예에서는 분사노즐(41)에 의해 분사되는 물방울의 평균직경은 80㎛였고, 물의 온도는 25℃이고, 노즐(41)과 최상부에 위치한 트레이(50) 상부끝과의 수직거리는 1000mm으로 설계하였다. 또한, 크레이의 높이는 60mm이고, 폭은 30mm이며, 길이는 510*2mm로 설계하였다. 그리고, 트레이(50)의 측면간의 이격거리는 5mm이고, 행간의 사이거리는 40mm가 되도록 하였고, 한 행에 설치된 트레이(50) 개수는 29개이고, 행 수는 8층으로 구성하였다. 몸체(20)의 직경은 1450mm 높이는 2300mm이며 공급되는 수증기는 2.2ton/hr의 속도로 공급되게 하였고, 운전압력은 0.06bar로 하였고, 포화온도는 36.183℃이다.
표 3은 스프레이 공간 즉, 트레이(50) 상부측에서의 탈기 성능을 나타낸 것이고, 표 4는 트레이(50)에서의 탈기 성능을 나타낸 것이다.
(스프레이 존에서의 탈기효율)
Z(mm) T(℃) yo2(ppm)
0 25 15
400 36.183(포화온도) 0.922
800 36.183 0.359
1000 36.183 0.259
(트레이 존에서의 탈기효율)
n T(℃) yo2(ppm)
0 36.183 0.259
1 36.183 0.173
2 36.183 0.116
3 36.183 0.077
4 36.183 0.052
5 36.183 0.035
6 36.183 0.023
7 36.183 0.015
8 36.183 0.008
표 3에서 Z는 노즐(41) 끝으로부터 아래 방향으로의 수직거리를 나타낸 것으로 이러한 수직거리에 따른 물방울의 온도(T(℃))와 물방울 내에 남아 있는 공기량(yo2(ppm))을 나타낸 것이다. 이때 물방울이 수증기와 접하게 되는 표면적은 단위부피당 971m2/m3이 된다. 표면적이 이처럼 크고 열확산계수는 1.5*10-3cm2/s이 되는 반면 산소확산계수는 9.6*10-cm2/s이 되게 된다. 그 결과 물의 온도는 400mm거리에 도달했지만 아직 1ppm정도의 산소가 남아있게 된다. 이러한 물방울이 트레이(50)에 도달하게 되면 0.25ppm정도의 산소가 남아있게되고, 목표치인 0.008ppm에 비해 대단히 높은 산소를 지내고 있게 된다. 표 4는 트레이 존에서의 층수(n) 대비 물의 온도와 녹아있는 산소량을 나타낸 것으로 8층을 차례로 지나게 되면서 목표치인 0.008ppm에 이르게 됨을 알 수 있다.
1:보일러
2:증기터빈
3:응축기
4:응축수 탱크
5:종래 탈기기
11:종래 물 유입관
12:밸브
13:증발부
14:종래 수증기 유입관
15:종래 배출부
16:산소배기관
20:몸체
21:상단부
22:중단부
23:하단부
30:수증기 유입부
40:물유입관
41:분사노즐
50:트레이
51:제1격벽
52:제2격벽
60:배기관
61:천공
70:배출부

Claims (6)

  1. 유입된 물에 존재하는 산소를 제거하기 위한 탈기기에 있어서,
    내부가 진공이고, 상단부, 하단부 및 하단부로 구성된 밀폐된 몸체;
    상기 몸체의 상단부에 구비되어 내부로 수증기를 유입시키는 수증기 유입부;
    상기 몸체의 중단부 상부에 구비되어 산소를 제거할 물이 유입되고, 외면 하부에 복수의 분사노즐이 형성된 유입관;
    상기 몸체 중단부에 구비되고, 상기 유입관의 하부에 위치하는 복수의 트레이;
    증발된 산소가 포집되는 다수의 천공이 형성되며, 상기 산소를 배출시키는 배기관; 및
    상기 몸체의 하단부에 구비되어 상기 산소가 제거된 물이 배출되는 배출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 진공 탈기기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 분사노즐에 의해 분사되는 물은 물방울 형태가 되고, 상기 물방울의 직경은 100㎛이하이며, 상기 물방울은 상기 수증기와 접촉되어 상기 물방울에 포함된 산소일부가 증발하는 것을 특징으로 하는 고효율 진공 탈기기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 트레이는 복수의 행으로 나열되며, 상기 행마다 복수의 트레이가 배열되는 것을 특징으로 하는 고효율 진공 탈기기.
  4. 제 3항에 있어서,
    특정 행에 위치한 상기 트레이 간의 사이 거리 중간축이 상기 특정 행 하부에 있는 행에 위치한 트레이의 중심축이 서로 일치되는 것을 특징으로 하는 고효율 진공 탈기기.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 트레이는 상부측이 개방되어 있는 형태이고, 내부에 평면방향이 상기 트레이의 길이방향과 평행한 적어도 하나의 제1격벽을 포함하고 상기 제1격벽의 높이는 상기 트레이의 높이보다 큰 것을 특징으로 하는 고효율 진공 탈기기.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 트레이는 상부측이 개방되어 있는 형태이고, 내부에 평면방향이 상기 트레이의 폭방향과 평행한 적어도 하나의 제2격벽을 포함하고 상기 제2격벽의 높이는 상기 트레이의 높이보다 큰 것을 특징으로 하는 고효율 진공 탈기기.
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