KR20180022428A - 플레어 스택 발전 장치 - Google Patents

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Abstract

플레어 스택 발전 장치가 개시된다. 플레어 스택 발전 장치는, 화염 상태의 폐가스가 배출되는 배출구가 형성된 플레어 스택과, 일측은 플레어 스택의 상기 배출구 부분에 연결되고 타측은 배출구의 상측으로 돌출되어 배출구에 마주하는 측면에 폐가스의 열이 전달되는 발전 바디와, 발전 바디에 설치되어 폐가스로부터 전달된 열에 의해 발전되는 열전 모듈을 포함한다.

Description

플레어 스택 발전 장치{FLARE STACK GENERATING APPARATUS}
본 발명은 플레어 스택에서 배출되는 폐가스의 발화열을 이용한 발전이 가능한 플레어 스택 발전 장치에 관한 것이다.
일반적으로 열전 모듈은, 열전 재료(TE: thermoelectric element), 전극 재료와 접합 및 안정성을 위한 재료로 구성되는 것으로, 열전 재료에 가해지는 온도 차이를 이용하여 발전하는 것이 가능하다.
이러한 열전 모듈은, 고상의 재료로 구성되는 것으로 필요에 따라 사이즈의 조절이 가능한 바, 수mm 내지 수십mm의 크기로 제작이 가능하다.
한편, 납사 분해시설(NCC : Naphtha Cracking Center) 등의 석유 화학 공정에서는 다양한 폐가스가 생성된다. 이러한 폐가스는 플레어 스택을 통과하면서 발화된 상태로 배출된다.
이와 같이, 플레어 스택으로부터 배출되는 발화된 상태의 폐가스는, 플레어 스택에 열을 회수하는 수단이 설치되는 않은 바, 고온 상태로 대기중으로 배출되어 열에너지의 회수가 이루어지지 않는다.
본 발명의 일 실시예는, 플레어 스택에서 배출되는 고온의 폐가스의 열을 전달받아 열전 모듈을 이용하여 발전하는 것이 가능한 플레어 스택 발전 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는, 화염 상태의 폐가스가 배출되는 배출구가 형성된 플레어 스택과, 일측은 플레어 스택의 상기 배출구 부분에 연결되고 타측은 배출구의 상측으로 돌출되어 배출구에 마주하는 측면에 폐가스의 열이 전달되는 발전 바디와, 발전 바디에 설치되어 폐가스로부터 전달된 열에 의해 발전되는 열전 모듈을 포함한다.
발전 바디는, 플레어 스택의 배출구의 측면에 돌출되어 폐가스로부터 열을 전달받는 고온 바디부와, 고온 바디부와의 사이에 열전 모듈이 배치되도록 고온 바디의 측면에 설치되는 저온 바디부를 포함할 수 있다.
열전 모듈은, 고온 바디부와 저온 바디부의 사이에 설치되며 고온 바디부에 접촉되는 고온 소자와, 상기 저온 바디부에 접촉되는 저온 소자를 포함할 수 있다.
발전 바디는, 저면에는 배출구가 노출되며 플레어 스택의 단부에 반구형으로 돌출될 수 있다.
발전 바디는, 일측은 상기 플레어 스택의 측면에 고정되고 타단은 플레어 스택의 상측으로 돌출되며 배출구에 마주하는 측면에는 길이 방향을 따라 오목부가 형성될 수 있다.
저온 바디에는 열을 발산하는 냉각부재가 설치될 수 있다.
냉각부재는, 발전 바디의 외표면에 복수개로 돌출되는 방열핀일 수 있다.
냉각부재는, 저온 바디에 형성되며 냉각수가 이동되는 냉각 자켓일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 플레어 스택에서 배출되는 고온의 폐가스로부터 전달되는 열을 전달받아 열전 모듈을 이용한 발전 작용이 이루어질 수 있다. 따라서, 플레어 스택에서 배출되는 고온의 폐가스 열을 효과적으로 회수하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플레어 스택 발전 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 플레어 스택 발전 장치를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 3은 도 1의 플레어 스택 발전 장치의 일부분을 개략적으로 도시한 요부 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플레어 스택 발전 장치의 발전 바디를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발전 바디에 열전 모듈이 설치된 상태를 개략적으로 도시한 요부 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 발전 바디에 열전 모듈이 설치된 상태를 개략적으로 도시한 요부 도면이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 플레어 스택 발전 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 8은 도 7의 플레어 스택 발전 장치를 개략적으로 도시한 측면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플레어 스택 발전 장치를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 플레어 스택 발전 장치를 개략적으로 도시한 측면도이며, 도 3은 도 1의 플레어 스택 발전 장치의 일부분을 개략적으로 도시한 요부 사시도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 플레어 스택 열전 발전 장치(100)는, 화염 상태의 폐가스(12)가 배출되는 배출구(11)가 형성된 플레어 스택(10)과, 일측은 플레어 스택(10)의 배출구(11) 부분에 연결되고 타측은 배출구(11)의 상측으로 돌출되어 배출구(11)에 마주하는 측면에 폐가스의 열이 전달되는 발전 바디(20)와, 발전 바디(20)에 설치되어 폐가스(12)로부터 전달된 열에 의해 발전되는 열전 모듈(30)을 포함한다.
플레어 스택(10)은, 폐가스가 배출되는 배출구(11)가 돌출된 단부 위치에 형성된다. 여기서 폐가스는 석유 화학 공정 과정에서 발생되는 다양한 가스를 말한다.
이러한 폐가스는 플레어 스택(10)의 배출구를 통해 외기로 배출되는 데, 배출 과정에서 화염의 형태로 배출될 수 있다. 이를 위해, 플레어 스택(10)의 배출구(11) 부분에는 폐가스를 화염 상태로 배출되도록 하는 발화 장치(미도시)가 설치된다.
발화 장치가 플레어 스택(10)에 설치되는 것은 폐가스가 온전하게 대기중으로 배출되는 것을 방지하고 발화된 상태로 배출되도록 하는 바, 폐가스에 의한 환경 오염이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이, 플레어 스택(10)에서 화염 상태로 배출되는 폐가스는 후술하는 발전 바디(20)에 설치되는 열전 모듈(30)에 의해 발전 작용이 이루어질 수 있다. 이에 대해서는 이하에서 발전 바디(20)와 열전 모듈(30)을 설명하면서 구체적으로 설명한다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플레어 스택 발전 장치의 발전 바디를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 발전 바디(20)는, 일측은 플레어 스택(10)의 배출구(11) 위치에서 플레어 스택(10)의 측면에 고정되고, 타측은 플레어 스택(10)의 상측으로 돌출될 수 있다.
즉, 발전 바디(20)는 저면에 배출구(11)가 노출되면서 배출구(11)를 중심으로 상측으로 돌출되게 형성될 수 있다.
발전 바디(20)는 본 실시예에서 내부에 공간이 형성된 반구형으로 형성되는 것을 예시적으로 설명한다. 그러나 발전 바디(20)는 반구형으로 형성되는 것으로 반드시 한정되는 것은 아니고, 배출구(11)와 마주하는 면이 오목한 라운드 형상을 이루면서 다양한 형상으로 변형되는 것도 가능하다.
발전 바디(20)가 플레어 스택(10)의 상측으로 돌출된 상태로 형성되는 것은, 배출구(11)에서 화염 상태로 배출되는 폐가스로부터 열을 원활하게 전달받도록 하기 위한 것이다.
이를 위해 발전 바디(20)는 폐가스로부터 열이 전달되는 고온 바디부(21)와, 고온 바디부(21)의 외측에 형성되는 저온 바디부(23)를 포함할 수 있다.
고온 바디부(21)는 일측면이 플레어 스택(10)의 배출구(11)로부터 배출되는 폐가스(12)로부터 발생된 열이 전달되는 오목부가 형성될 수 있다. 이러한 고온 바디부(21)의 외측에는 저온 바디부(23)가 형성될 수 있다.
저온 바디부(23)는 고온 바디부(21)의 외표면의 둘레를 덮도록 형성되는 것으로 외표면은 대기와 접촉되는 바, 고온 바디부(21)의 온도보다 상대적인 저온 상태를 유지할 수 있다.
전술한 바와 같이, 발전 바디(20)는, 폐가스의 화염과 직접적으로 접촉되지 않도록 플레어 스택(10)에 설치되는 것으로, 고온의 폐가스로부터 전달되는 복사열을 이용하여 열전 모듈(30)에서 발전 작용이 이루어질 수 있다.
이러한 고온 바디부(21)와 저온 바디부(23)의 사이에는 열전 모듈(30)이 설치된다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발전 바디에 열전 모듈이 설치된 상태를 개략적으로 도시한 요부 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 열전 모듈(30)은 고온 바디부(21)와 저온 바디부(23)의 사이에 형성된 이격 공간에 설치될 수 있다.
열전 모듈(30)은, 고온 바디부(21)와 저온 바디부(23)의 사이에 형성된 이격 공간에서 발전 바디(20)의 둘레를 따라 복수개로 설치될 수 있다.
열전 모듈(30)은 일측은 고온 바디부(21)에 접촉되고 타측은 저온 바디부(23)에 접촉된 상태로 서로 간에 이격되게 배치되어 발전 바디(20)의 내부에 설치될 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 열전 모듈(30)은 고온의 열을 전달받는 고온 소자와 상대적으로 저온에 노출되는 저온 소자를 포함할 수 있다.
여기서, 고온 소자와 저온 소자는 열전 모듈(30)의 양측에 대향하도록 설치된다. 따라서, 열전 모듈(30)의 고온 소자는 고온 바디부(21)에 접촉되고 저온 소자는 저온 바디부(23)에 접촉된 상태로 설치되어, 폐가스의 고온의 열을 이용한 발전 작용이 이루어질 수 있다.
한편, 저온 바디부(23)에는 열의 발산을 위한 냉각부재(40)가 설치될 수 있다.
냉각 부재(40)는, 저온 바디부(23)의 외표면에 복수개로 설치되는 방열핀으로 적용될 수 있다. 이하에서 냉각 부재와 방열핀은 동일 참조 번호 40을 사용한다.
방열핀(40)은 저온 바디부(23)의 외표면에 복수개로 돌출된 상태로 형성되는 바, 저온 바디부(23)의 온도를 더욱 낮추는 것이 가능하다. 따라서, 저온 바디부(23)와 고온 바디부(21)의 온도 차이는 방열핀(40)의 방열 작용에 의해 더욱 커져 열전 모듈(30)의 발전 작용이 보다 효과적으로 이루어질 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 실시예의 플레어 스택 열전 발전 장치(100)는, 플레어 스택(10)에서 배출되는 고온의 폐가스로부터 전달되는 열을 전달받아 열전 모듈(30)을 이용한 발전 작용이 이루어질 수 있다. 따라서, 플레어 스택에서 배출되는 고온의 폐가스 열을 효과적으로 회수하는 것이 가능하다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 발전 바디에 열전 모듈이 설치된 상태를 개략적으로 도시한 요부 도면이다. 도 1 내지 도 5와 동일 참조 번호는 동일 또는 유사 기능의 동일 또는 유사부재를 말한다. 이하에서 동일 참조 번호에 대해서는 그 자세한 설명을 생략한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 플레어 스택 발전 장치의 냉각부재(110)는, 저온 바디부(23)에 형성되어 냉각수가 이동되는 냉각 자켓이 형성된다. 이하에서 냉각부재와 냉각 자켓은 동일 참조번호를 사용한다.
냉각 자켓(110)은 저온 바디부(23)의 둘레를 따라 형성되어, 저온 바디부(23)를 일정 온도 이하로 냉각할 수 있다. 따라서, 고온 바디부(21)와 저온 바디부(23)의 온도 차이를 적절하게 유지하는 것이 가능한 바, 열전 모듈(30)의 발전 작용이 효과적으로 이루어질 수 있다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 플레어 스택 발전 장치를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 8은 도 7의 플레어 스택 발전 장치를 개략적으로 도시한 측면도이다. 도 1 내지 도 6과 동일 참조 번호는 동일 또는 유사 기능의 동일 또는 유사부재를 말한다. 이하에서 동일 참조 번호에 대해서는 그 자세한 설명을 생략한다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 플레어 스택 발전 장치(200)의 발전 바디(210)는, 일측은 플레어 스택(10)의 측면에 고정되고 타단은 플레어 스택의 상측으로 돌출된다.
즉, 발전 바디(210)는 플레어 스택(10)의 일측에 일단이 고정되어, 플레어 스택(10)의 상측으로 긴 길이를 갖도록 돌출된다. 이러한 발전 바디(210)에서 플레어 스택(10)의 배출구(11)에 마주하는 측면에는 오목부(211)가 형성될 수 있다.
이와 같이, 발전 바디(210)아 플레어 스택(10)의 일측에서 라운드 형상으로 돌출되는 바, 폐가스의 고온의 열이 열전 모듈(30)에 전달되어 발전 작용이 이루어질 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10...플레어 스택 11...배출구
12...폐가스 20, 210...발전 바디
21...고온 바디부 23...저온 바디부
30...열전 모듈 40...냉각 부재, 방열핀
110..냉각 자켓

Claims (8)

  1. 화염 상태의 폐가스가 배출되는 배출구가 형성된 플레어 스택;
    일측은 상기 플레어 스택의 상기 배출구 부분에 연결되고, 타측은 상기 배출구의 상측으로 돌출되어, 상기 배출구에 마주하는 측면에 상기 폐가스의 열이 전달되는 발전 바디; 및
    상기 발전 바디에 설치되어 상기 폐가스로부터 전달된 열에 의해 발전되는 열전 모듈;
    을 포함하는 플레어 스택 발전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발전 바디는,
    상기 플레어 스택의 상기 배출구의 측면에 돌출되어 상기 폐가스로부터 열을 전달받는 고온 바디부; 및
    상기 고온 바디부와의 사이에 상기 열전 모듈이 배치되도록 상기 고온 바디의 측면에 설치되는 저온 바디부;
    를 포함하는 플레어 스택 발전 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 열전 모듈은,
    상기 고온 바디부와 상기 저온 바디부의 사이에 설치되며, 상기 고온 바디부에 접촉되는 고온 소자; 및
    상기 저온 바디부에 접촉되는 저온 소자;
    를 포함하는 플레어 스택 발전 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 발전 바디는,
    저면에는 상기 배출구가 노출되며 상기 플레어 스택의 단부에 반구형으로 돌출되는 플레어 스택 발전 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 발전 바디는,
    일측은 상기 플레어 스택의 측면에 고정되고 타단은 상기 플레어 스택의 상측으로 돌출되며, 상기 배출구에 마주하는 측면에는 길이 방향을 따라 오목부가 형성되는 플레어 스택 발전 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 저온 바디에는 열을 발산하는 냉각부재가 설치되는 플레어 스택 발전 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 냉각부재는,
    상기 발전 바디의 외표면에 복수개로 돌출되는 방열핀인 플레어 스택 발전 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 냉각부재는,
    상기 저온 바디에 형성되며 냉각수가 이동되는 냉각 자켓인 플레어 스택 발전 장치.
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