KR20140000571A

KR20140000571A - 열교환기의 자동 세정장치

Info

Publication number: KR20140000571A
Application number: KR1020120068129A
Authority: KR
Inventors: 박승훈; 박윤우; 정정채
Original assignee: 주식회사 국제바이오텍
Priority date: 2012-06-25
Filing date: 2012-06-25
Publication date: 2014-01-03
Also published as: KR101413477B1

Abstract

본 발명은 열교환기의 자동 세정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열교환기에 구비되는 수평연관의 내주면을 자동 세정하고, 세정하고 난 스케일을 한군데 모아 외부로 배출하는 열교환기의 자동 세정장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 열교환기의 자동 세정장치는 고온의 배기가스가 배기되는 복수의 수평연관과, 상기 수평연관과 연결되는 수직의 연통을 구비하는 열교환기; 회전에 의해 상기 수평연관의 내주면을 세정하는 세정수단; 상기 세정수단을 회전하도록 구동하는 구동부; 및 상기 세정수단에 의해 수평연관의 내주면에서 제거된 스케일을 한군데 모아 배출하는 후처리수단; 을 포함하여 구성된다.

Description

열교환기의 자동 세정장치 {AUTO CLEANING SYSTEM OF HEAT EXCHANGER}

본 발명은 열교환기의 자동 세정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열교환기에 구비되는 수평연관의 내주면을 자동 세정하고, 세정하고 난 스케일을 한군데 모아 외부로 배출하는 열교환기의 자동 세정장치에 관한 것이다.

일반적으로 산업체의 공업로나, 보일러, 열풍기 등은 배기가스로부터 폐열을 회수하기 위해 열교환기가 구비된다.

이와 같은, 열교환기는 전열관의 내부로 다량의 오염물질과 분진 및 부식성 가스를 함유한 배기가스가 유동 되면서 열전달이 일어나도록 구성되기 때문에 그 전열관에는 분진 등의 스케일이 고착되면서 전열성능이 떨어지거나, 그 전열관 자체를 막는 등의 여러 가지 문제점이 발생한다.

그리고 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 열교환기를 해체하고 전열관으로 물을 직접 분사하여 오염물질을 세척하는 경우도 있지만, 이와 같은 경우에는 열교환기의 운전을 정지하여야 함으로 열교환기의 운전성능이 떨어지게 되고, 세척 중에 많은 시간과 인력 및 장비가 소요되는 문제점이 있다.

아울러, 상기와 같이 물을 직접 분사하여 세척하더라도 장기간동안 고화되어 전열관에 결착된 오염물질을 완전히 세척하기란 매우 어려운 문제점이 있다.

한편, 쉘(shell) 내부에 다수의 튜브(전열관)를 배열한 쉘 앤드 튜브(shell and tube)형 열교환기를 장시간 사용하게 되면 대기의 미생물 및 먼지 등의 이물질이 열교환기 튜브 내벽에 스케일(scale)이나, 슬라임(slime)등의 부착하여 파울링을 형성함으로써 열교환기의 열 전달 성능이 저하하는 바, 상기 열교환기의 튜브 내벽에 쌓인 스케일이나 슬라임을 세정하고자 유체 흐름을 이용해 스폰지로 된 세정볼을 튜브 내부로 강제 통과시켜 상기한 튜브 내벽의 파울링을 제거하는 열교환기의 튜브 세정방법이 다수로 공지되어 있으나, 이는 구조가 복잡할 뿐만 아니라 열매체가 베이퍼(vapor)나 스팀(steam)일 경우에는 세정볼을 사용할 수 없는 등의 문제점이 있었다.

이를 해결하기 위해 공개번호 제10-2011-0055324호에는 튜브(전열관) 내벽에 부착된 오염물질인 파울링을 브러시를 사용하여 세정하는 장치가 개시되어 있는 바, 브러시 몸체의 외주연부에 브러시모를 사선형으로 부착한 세정용 브러시가 체인기어의 구동에 따라 열교환기용 응축기의 내부에 다수로 장입된 튜브 내부를 전후진하면서 튜브내벽에 부착된 이물질을 자동으로 세정하는 장치에 관한 것이다.

그런데 상기 선행특허는 브러시 몸체의 외주면에 사선 방향으로 일정 간격을 띄워 다수개의 구멍을 뚫고, 그 구멍 속에 브러시 모를 고정되게 장착하여 세정용 브러시를 제작한 다음, 상기의 세정용 브러시 2개를 1쌍으로 구비하고 이 2개의 세정용 브러시 사이의 일측에는 로프를 연결하고, 상기 세정용 브러시의 타측에는 체인 벨트를 연결하여 세정용 브러시를 원형상으로 제작해야 하기 때문에 제작에 시간이 많이 걸리는 문제점이 있었다.

또한, 세정용 브러시가 튜브 내부를 전후진하는 동안에 열매체의 흐름에 장애를 주어 열매체의 흐름이 원활하지 못하고 이를 방지하기 위해 전후진하는 동안에 열매체의 흐름을 중지해야 하며, 이물질을 세정한 후에 이 이물질을 처리할 수 있는 수단이 구비되지 않은 문제점이 있었다.

공개번호 10-2011-0055324(2011년05월25일)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 열교환기에 구비되는 수평연관의 내부에 스크래퍼가 구비된 회전축을 삽입하여 회전에 의해 연관의 내주면을 자동으로 세정하고 세정된 스케일을 후처리할 수 있는 열교환기의 자동 세정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 스크래퍼가 회전축의 길이방향으로 구비되어 열매체의 흐름에 장애를 주지 않고 세정수단의 제작에 걸리는 시간을 줄일 수 있는 열교환기의 자동 세정장치를 제공하는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 열교환기의 자동 세정장치는 고온의 배기가스가 배기되는 복수의 수평연관과, 상기 수평연관과 연결되는 수직의 연통을 구비하는 열교환기;

회전에 의해 상기 수평연관의 내주면을 세정하는 세정수단;

상기 세정수단을 회전하도록 구동하는 구동부; 및

상기 세정수단에 의해 수평연관의 내주면에서 제거된 스케일을 한군데 모아 배출하는 후처리수단; 을

포함하여 구성된다.

상술한 과제의 해결 수단에 의하면, 열교환기에 구비되는 수평연관의 내부에 스크래퍼가 구비된 회전축을 삽입하여 회전에 의해 연관의 내주면을 자동으로 세정하고 세정된 스케일을 후처리할 수 있다.

또한, 스크래퍼가 회전축의 길이방향으로 구비되어 열매체의 흐름에 장애를 주지 않고 세정수단의 제작에 걸리는 시간을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열교환기 자동 세정장치의 정면도이다.
도 2는 도 1의 좌측면도이다.
도 3은 도 1의 우측면도이다.
도 4는 도 1에 나타낸 회전축의 사시도이다.
도 5는 도 1에 나타낸 이송 스크루의 사시도이다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.

도면들 중 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열교환기 자동 세정장치의 정면도이고, 2는 도 1의 좌측면도이며, 도 3은 도 1의 우측면도이며, 도 4는 도 1에 나타낸 회전축의 사시도이며, 도 5는 도 1에 나타낸 이송 스크루의 사시도이다.

도시된 바와 같이 자동 세정장치(1)는 복수의 수평연관(110)을 구비하는 열교환기(100)의 세정장치로서, 상기 수평연관(110)의 내주면을 세정하는 세정수단(10), 상기 세정수단(10)을 회전하도록 구동하는 구동부(20) 및 상기 세정수단(10)에 의해 수평연관(110)의 내주면에서 제거된 스케일을 한군데 모아 처리하는 후처리수단(30)을 포함한다.

상기 열교환기(100)는 도시되지는 않았으나 산업체의 공업로나, 보일러, 열풍기 등에 설치되는 것으로 도면에서 보아 구동부(20)의 우측에 공업로나 보일러, 열풍기 등이 구비되며, 배기가스로부터 폐열을 회수하는 일반적인 형태를 이룬다.

특히 본 발명에서는 톱밥을 압축해서 작은 알갱이 형태로 가공한 목재펠릿을 소각하는 목재펠릿 보일러를 구비하여 탄소중립의 원리로 대기중에 이산화탄소를 증가시키지 않아 화석에너지에 비해 지구환경에 부하를 주지 않는다.

이때 목재펠릿의 보일러에 구비되는 메인 버너에는 고체연료 즉, 목재펠릿을 소각하기 위해 산소(공기)를 공급한다.

다수의 수평연관(110)은 열교환기(100)에 상하 좌우로 배열되어 우측의 목재펠릿 보일러에서 발생한 고열의 배기가스가 수평연관(110)과 수평연관(110)에 연결되는 좌측의 수직 연통(120)을 통해 상부로 배기된다.

이때 고열의 배기가스는 목재펠릿의 소각을 위해 공급되는 공기와 연통(120)의 기압차에 의해 우측에서 좌측으로 이동한다.

또한, 고열의 배기가스의 흐름시 배기가스와 함께 분진과 재 등의 이물질도 수평연관을 따라 이동하다가 일부는 자중에 의해 가라앉거나 수평연관(110)의 내주면에 고착된다.

이와 같은 수평연관(110)의 내주면에 고착된 스케일을 세정하는 세정수단(10)으로 도 4에 도시된 바와 같이 봉형상의 회전축(12)과, 상기 회전축(12)에 축방향 즉 수평연관(110)의 길이방향을 따라 형성되는 다수의 스크래퍼(14)를 구비한다.

상기 스크래퍼(14)는 수평연관(110)의 내경과 거의 같은 크기로 형성되어 회전축(12)이 회전하는 경우 스크래퍼(14)가 수평연관(12)의 내주면을 긁어 고착된 스케일을 떼어내게 되고 떼어진 스케일은 고열의 배기가스와 함께 좌측으로 이동하게 된다.

상기 스크래퍼(14)는 회전축(12)의 축방향으로 형성되기 때문에 고열의 배기가스 흐름에 장애를 주지 않아 고열의 배기가스가 수평연관(110)을 따라 원활하게 이동한다.

또한, 상기 스크래퍼(14)에 다수의 통공(미도시)을 크게 형성하여 회전축(12)의 회전시 이 통공을 통해 공기가 통하도록 함으로써 회전을 원활하게 할 수도 있다.

상기 세정수단(10)을 회전하도록 구동하는 구동수단(20)은 구동모터(21)와, 상기 회전축(12)의 일측에 축삽되는 다수의 체인기어(22)와, 상기 체인기어(22)와 구동모터(21)의 체인기어(21a) 또는 양 체인기어(21) 사이를 연결하는 체인(23)과, 상기 회전축(12)에 축삽되어 원활하게 회전하도록 지지하는 베어링(24)과, 상기 체인(23)이 텐션을 갖고 체인기어(22)를 연결하도록 구비되는 공회전기어(25)를 포함하여 구성된다.

상기한 구동수단(20)의 구성에서 구동모터(21)가 회전을 하는 경우 구동모터(21)의 회전력이 체인(23)을 통해 각각의 체인기어(22)에 전달되어 체인기어(22)와 함께 회전축(12)도 회전을 하게 되며 이때 베어링(24)은 회전축(12)이 원활하게 회전하도록 지지한다.

한편, 상기 연통(120)의 하부에는 측면에서 보아 상측은 넓고 하측으로 갈수록 좁아지는 상광하협 형상의 포집통(31)이 후처리수단(30)으로 구비되어 세정수단(10)에 의해 수평연관(110)에서 떨어진 스케일이 연통(120) 쪽으로 이동한 후 자중에 의해 포집통(31)으로 낙하하게 된다.

상기 포집통(31) 하부에는 후처리수단(30)으로 이송스크루(32)가 구비되고 상기 이송스크루(32)의 체인기어(32a)는 체인(33)을 통해 후처리모터(34)의 체인기어(34a)와 연결된다.

또한, 이송스크루(32) 반대측의 포집통(31)에는 배출구(35)가 형성되어 후처리모터(34)의 회전력이 체인(33)에 의해 이송스크루(32)에 전달되어 상기 이송스크루(32)가 회전함에 따라 포집통(31)의 하부에 쌓인 스케일이 배출구(35) 쪽으로 이송되어 배출구(35)를 통해 외부로 배출된다.

이와 같이 포집통(31)에 후처리수단(30)으로 이승스크루(32) 등을 구비하지 않고 포집통(31)에 도어(door)(미도시)를 설치하여 이 도어를 통해 이물질을 수거해서 후처리할 수도 있다.

한편, 상기 열교환기 자동 세정장치(1)는 상기 구동모터(21)나 후처리모터(34)의 구동을 제어하기 위한 제어부(50)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 제어부(50)는 외부로부터 전원을 공급받아 가동되며, 상기 구동모터(21)나 후처리모터(34)로의 전원공급을 차단하거나, 전원이 공급되도록 하여 상기 구동모터(21)나 후처리모터(34)가 구동되도록 제어하거나, 구동이 정지되도록 제어한다.

상기 제어부(50)는 도 1에 도시된 바와 같이 상기 구동모터(21)나 후처리모터(34)의 구동을 온/오프하는 구동스위치(51)와, 상기 구동모터(21)나 후처리모터(34)의 구동 여부나, 그 구동모터(21)나 후처리모터(34)의 구동시간을 표시하는 화면표시창(52)과, 상기 구동모터(21)나 후처리모터(34)의 구동시간을 조절하는 구동시간조절스위치(53)와, 상기 구동모터(21)나 후처리모터(34)의 구동시기를 조절하는 구동시기조절스위치(54) 및 상기 구동모터(21)나 후처리모터(34)의 회전속도를 조절하는 속도조절스위치(55)를 포함할 수 있다.

즉, 상기 열교환기 자동 세정장치(1)는 상기 제어부(50)에 상기 열교환기(100)를 세정하고자 하는 날짜나, 시간 등을 포함하는 일정시기에 상기 구동모터(21)가 1분 내지 10분 등 소정의 시간 동안 구동되도록 설정할 수 있으며, 그 설정에 따라 상기 구동모터(21)는 일정시기에 소정의 시간 동안 구동된 후, 정지된다.

또한, 상기 제어부(50)에 포집통(51)에 쌓인 스케일을 후처리하고자 하는 날짜나, 시간 등을 포함하는 일정시기에 상기 후처리모터(34)가 1분 내지 10분 등 소정의 시간 동안 구동되도록 설정할 수 있으며, 그 설정에 따라 상기 후처리모터(34)는 일정시기에 소정의 시간 동안 구동된 후, 정지된다.

다시 말하면, 상기 제어부(50)는 상기 열교환기(100)의 세정 주기와 후처리 주기에 따라 일정시기에 상기 구동모터(21)와 후처리모터(34)가 소정의 시간 동안 구동된 후, 정지되도록 설정할 수 있다.

이로 인해, 상기 열교환기 자동 세정장치(1)는 상기 제어부(50)의 설정에 따라 상기 구동모터(21)나 후처리모터(34)가 정해진 시간에 구동되면서 상기 열교환기(100)의 세정이나 스케일의 후처리가 이루어지며, 상기 구동모터(21)나 후처리모터(34)의 구동이 완료되면 정지된 상태를 유지한다.

물론 상기 세정 주기와 후처리 주기는 다르게 설정되어 다른 시기에 구동모터(21)나 후처리모터(34)가 각각 구동될 수 있다.

상술한 구성에서 상기 열교환기 자동 세정장치(1)는 상기 제어부(50)의 제어에 따라 상기 구동부(20)의 구동모터(21)가 구동되고 이 구동모터(21)의 회전력이 체인(23)을 통해 각 체인기어(22)에 전달된다.

이에 의해 일측에 체인기어(22)가 축삽된 세정수단(10)의 회전축(12)이 수평연관(110) 내부에서 회전하면서 스크래퍼(14)가 수평연관(110)의 내주면에 고착된 분진, 재 등의 스케일을 긁어 세정하고, 그 스케일은 좌측의 연통(120)으로 이동한 후 자중에 의해 포집통(31)으로 낙하하여 쌓이게 된다.

제어부(50)는 소정시간이 되면 후처리수단(30)의 후처리모터(34)를 구동하고 이 후처리모터(34)의 회전력이 체인(33)을 통해 이송스크루(32)에 전달된다.

이에 의해 이승스크루(32)가 회전하면서 바닥에 쌓인 스케일을 배출구(35) 쪽으로 이송시켜 배출구(35)를 통해 외부로 배출된다.

다시 말하면, 상기와 같이 구성된 열교환기 자동 세정장치(1)는 상기 구동부(40)의 구동에 따라 상기 세정수단(30)이 상기 복수의 수평연관(110)의 내부를 회전하면서 그 복수의 수평연관(110)의 내주면에 고착된 스케일이 자동 세정되는 한편, 스케일이 포집통(31)에 쌓인 후 후처리수단(30)에 의해 배출구(35)를 통해 배출된다.

이로 인하여, 상기 열교환기 자동 세정장치(1)는 열교환기(100)의 전열성능을 유지할 수 있는 한편, 연료비 절감 및 열효율이 저하되는 것을 예방할 수 있다.

1: 자동 세정장치 10: 세정수단
20: 구동부 30: 후처리수단
50: 제어부 100: 열교환기
110: 수평연관 120: 연통

Claims

고온의 배기가스가 배기되는 복수의 수평연관과, 상기 수평연관과 연결되는 수직의 연통을 구비하는 열교환기;
회전에 의해 상기 수평연관의 내주면을 세정하는 세정수단;
상기 세정수단을 회전하도록 구동하는 구동부; 및
상기 세정수단에 의해 수평연관의 내주면에서 제거된 스케일을 한군데 모아 배출하는 후처리수단; 을
포함하는 열교환기의 자동 세정장치.
제1항에 있어서,
상기 세정수단은 봉형상의 회전축과, 상기 회전축에 축방향을 따라 형성되어 회전축의 회전시에 수평연관의 내주면을 긁어 세정하는 스크래퍼를 구비하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 자동 세정장치.
제2항에 있어서,
상기 구동부는 구동모터와, 상기 회전축의 일측에 축삽되는 다수의 체인기어와, 상기 체인기어와 구동모터의 체인기어 또는 다수의 체인기어 사이를 연결하는 체인과, 상기 회전축에 축삽되어 원활하게 회전하도록 지지하는 베어링을 구비하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 자동 세정장치.
제3항에 있어서,
상기 구동부에 상기 체인이 텐션을 갖고 다수의 체인기어를 연결하도록 공회전기어가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 열교환기의 자동 세정장치.
제1항에 있어서,
상기 후처리수단은 연통의 하부에 구비되고 도어가 설치되는 포집통인 것을 특징으로 하는 열교환기의 자동 세정장치.
제1항에 있어서,
상기 후처리수단은 연통의 하부에 구비되고 일츨에 배출구가 형성되는 포집통과, 상기 포집통 외부에 설치되는 후처리모터와, 상기 포집통 하부에 설치되는 이송스크루와, 상기 후처리모터의 동력을 이송스크루에 전달하는 체인을 구비하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 자동 세정장치.
제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 포집통은 측면에서 보아 상측은 넓고 하측으로 갈수록 좁아지는 형상인 것을 특징으로 하는 열교환기의 자동 세정장치.
제3항 또는 제6항에 있어서,
외부로부터 전원을 공급받아 상기 구동모터나 후처리모터로의 전원을 공급하거나 차단하여 구동모터나 후처리모터가 구동되도록 제어하거나, 구동이 정지되도록 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 자동 세정장치.
제8항에 있어서,
상기 제어부는 구동모터나 후처리모터의 구동을 온/오프하는 구동스위치와, 상기 구동모터나 후처리모터의 구동 여부나, 그 구동모터나 후처리모터의 구동시간을 표시하는 화면표시창과, 상기 구동모터나 후처리모터의 구동시간을 조절하는 구동시간조절스위치와, 상기 구동모터나 후처리모터의 구동시기를 조절하는 구동시기조절스위치 및 상기 구동모터나 후처리모터의 회전속도를 조절하는 속도조절스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 자동 세정장치.