KR20180116930A

KR20180116930A - 다중열원 동시 열회수를 위한 다단 물 유동층 열교환기를 이용한 열회수 시스템 및 열회수방법

Info

Publication number: KR20180116930A
Application number: KR1020170049865A
Authority: KR
Inventors: 박상일; 이영수; 고창복
Original assignee: 한국에너지기술연구원
Priority date: 2017-04-18
Filing date: 2017-04-18
Publication date: 2018-10-26
Also published as: KR101950574B1

Abstract

본 발명은 다중열원 동시 열회수를 위한 다단 폐온수 폐열회수 유동층 열교환기, 유동층 열교환기를 이용한 열회수 시스템 및 열회수방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는 물 유동층 열교환기에 있어서, 산업공정에서 발생된 폐가스와 폐스팀이 유입되는 배가스 유입구와, 타단에 냉각된 배가스가 배출되는 배가스 배출구를 갖는 몸체; 각각이 다단으로 상기 몸체 내에 구비되며, 각각이 유입된 폐가스와 폐스팀이 통과되는 다공판과, 상기 다공판 상부측에 물 유동층으로 구성되며 상기 물 유동층 내에 구비되어 내부로 급수가 유입되는 다수의 전열관이 침지되며 상기 폐가스와 폐스팀의 응축잠열과 현열을 흡수하여 상기 급수를 가열하는 다단 물 유동층 유닛; 및 다수의 물 유동층 유닛 중 적어도 어느 하나로, 산업공정에서 발생된 폐온수를 유입시키는 폐온수 유입구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중열원 동시 열회수를 위한 다단 물 유동층 열교환기에 관한 것이다.

Description

다중열원 동시 열회수를 위한 다단 폐온수 폐열회수 유동층 열교환기, 유동층 열교환기를 이용한 열회수 시스템 및 열회수방법{A mutistage fluidized bed heat exchanger for waste water heat recovery from multitype heat sources}

본 발명은 다중열원 동시 열회수를 위한 다단 폐온수 폐열회수 유동층 열교환기, 유동층 열교환기를 이용한 열회수 시스템 및 열회수방법에 대한 것이다.

종래의 연소 배가스의 폐열회수를 위하여 물 유동층 열교환기를 사용하여, 고온의 부식성 배가스에 함유된 수증기의 응축 잠열과 현열을 회수하였다. 또한, 기존의 열매체 유동층 열교환기를 사용하여 약 80 ℃정도의 고온의 온수를 생산할 수 있으나, 주로 현열만을 회수하였다.

도 1은 종래 물 유동층 열교환기의 단면도를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 물 유동층 열교환기는, 사각동체(1)의 내저부에 설치된 열교환 전열관(2)의 저면에 다공판(3)을 설치하고 사각동체(1)의 상부에는 물방울 제거필터(4)가 설치되어 있다.

또한, 사각동체(1)의 일측으로 배기가스 유도통로(5)가 형성되게 배기유입구(6)를 갖은 사각외동체(1a)를 설치하여 다공판(3)의 저면에서 점차 경사진 배기가스 유도통로(5a)를 이루도록 사각외동체(1a)의 저면판(1b)을 경사지게 형성하되 사각외동체(1a)와 저면판(1b)의 연접부를 도 1에서와 같이 각이 지게 연접되어 있다.

그리고 사각동체(1)의 상부 일측에 자동조절밸브(7)를 설치한 급수관(7a)을 연관시켜 이 급수관(7a)을 통하여 적당량의 물을 공급시키면 보일러 가동 중지시에는 다공판(3)을 통하여 배기가스 유도통로(5)(5a)와 사각동체(1)의 저면에 모여 있다가 보일러 가동시에는 공급되는 배기가스압력에 의하여 다공판(3)을 통하여 사각동체(1)의 내부로 유입되어 열교환 전열관(2) 사이에서 물 유동층을 형성하게 된다. 또한, 사각외동체(1a)의 상부에는 배기가스 배출구(8)와 연통되게 배기가스 바이패스(by-pass)관(9)을 설치하여 고온의 배기가스 일부가 바이패스관(9)을 통하여 배기가스 배출구(8)로 유입되어 물방울 제거필터(4)를 통과하여 나오는 냉각된 수분 포화상태의 배기가스와 혼합되므로 수분이 포화된 배기가스는 재가열되어 배기가스 배출구(8) 이후의 연도에서는 배기가스의 냉각으로 인한 수분의 응축현상을 방지할 수 있는 구성을 기재하고 있다.

종래의 연소 배가스의 폐열회수를 위하여 물 유동층 열교환기를 사용하여, 고온 배가스에 함유된 현열과 수증기의 응축 잠열을 효율적으로 회수하여 사용하였다.

그러나, 실제의 산업공정에는 다양한 폐열이 발생하고 있다. 일반적으로 산업체에서 발생하는 폐열은 폐가스(배가스), 폐스팀 및 응축수를 포함한 폐온수의 형태를 갖는다. 그리고 이러한 폐열 들은 다양하고 또한 발생량과 발생시기는 공정에 따라서 변화한다.

이에 따라, 종래의 기술을 사용하면, 이러한 다양한 폐열들이 수시로 변화되는 경우, 동시에 폐열을 회수하기 어렵기 때문에 전체적인 폐열회수 열량이 적고, 열효율이 낮으며, 또한 열교환기의 가동시간이 길지 않기 때문에 경제성이 제한되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 발명자는 다중열원 동시 열회수를 위한 응축형 물 유동층 열교환기를 이용한 열회수 시스템 및 열회수방법(등록특허 제1715488호)을 출원하여 등록받은바 있다. 도 2는 종래 다중열원 동시 열회수를 위한 응축형 물 유동층 열교환기를 이용한 열회수시스템의 구성도를 도시한 것이다.

이러한 다중열원 동시 열회수를 위한 응축형 물 유동층 열교환기를 이용한 열회수 시스템은, 도 2에 도시된 바와 같이, 산업공정에서 배출되는 배가스, 폐스팀 및 폐온수 등의 다양한 형태의 폐열을 동시에 회수하여 고온의 온수를 생산하기 위한 다중열원 동시 열회수를 위한 것이다. 보다 상세하게, 산업공정에서 발생된 폐가스와 폐스팀이 유입되는 배가스 유입구(11)와, 타단에 냉각된 상태로 배가스가 배출되는 배가스 배출구(15)를 갖는 몸체(12); 상기 몸체(12) 내에 구비되어 유입된 폐가스와 폐스팀이 통과되는 다공판(13)과, 상기 다공판(13) 상부측에 물 유동층(14)으로 구성되며 상기 물 유동층(14) 내에 구비되어 내부로 급수가 유입되는 다수의 전열관(17)이 침지되며 상기 폐가스와 폐스팀의 응축잠열과 현열을 흡수하여 상기 급수를 가열하는 물 유동층(14); 및 상기 물 유동층(14)의 상부 몸체(12) 일측에 구비되며, 산업공정에서 발생된 폐온수가 유입되는 폐온수 유입구(34);를 포함하여 구성된다.

이러한 종래 열회수시스템에 의해 다양한 형태의 폐열을 동시에 회수할 수 있으나, 1단의 유동층을 구비함으로써 폐온수의 열효율이 높지 않다는 문제점이 존재한다. 따라서 이존 다중열원 열회수 시스템에서 다중열원 중 폐온수의 열효율을 증대시키기 위한 개선된 다중열원 동시 열회수 시스템이 요구되었다.

대한민국 등록특허 제1118509호 대한민국 등록특허 제0242226호 대한민국 등록특허 제0578109호 대한민국 등록특허 제0213303호 대한민국 공개특허 제2013-0096317호 대한민국 등록특허 제1715488호

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따르면, 산업공정에서 발생하는 폐가스, 폐스팀 및 폐온수의 다양한 형태의 폐열이 발생량과 발생시간이 변화하는 경우에도 물 유동층 열교환기를 사용하여 이러한 다양한 폐열을 동시에 회수할 수 있으면서, 또한, 다단 유동층을 적용하고, 유동층의 폐온수의 유로를 대향류로 변경하고, 유동층 열교환기 하부의 물탱크 구조를 변경하여 폐온수 유로를 추가하게 됨으로써 폐온수의 폐열회수 열효율을 향상시킬 수 있는 다중열원 동시 열회수를 위한 다단 폐온수 폐열회수 유동층 열교환기, 유동층 열교환기를 이용한 열회수 시스템 및 열회수방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 제1목적은, 물 유동층 열교환기에 있어서, 산업공정에서 발생된 폐가스와 폐스팀이 유입되는 배가스 유입구와, 타단에 냉각된 배가스가 배출되는 배가스 배출구를 갖는 몸체; 각각이 다단으로 상기 몸체 내에 구비되며, 각각이 유입된 폐가스와 폐스팀이 통과되는 다공판과, 상기 다공판 상부측에 물 유동층으로 구성되며 상기 물 유동층 내에 구비되어 내부로 급수가 유입되는 다수의 전열관이 침지되며 상기 폐가스와 폐스팀의 응축잠열과 현열을 흡수하여 상기 급수를 가열하는 다단 물 유동층 유닛; 및 다수의 물 유동층 유닛 중 적어도 어느 하나로, 산업공정에서 발생된 폐온수를 유입시키는 폐온수 유입구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중열원 동시 열회수를 위한 다단 물 유동층 열교환기로서 달성될 수 있다.

그리고, 상기 폐온수 유입구를 통해 유입된 폐온수가 상기 전열관 내에 흐르는 급수와 대향 유동을 형성하도록 상기 물 유동층 유닛 내부에 구비되는 다수의 대향유로 가이드벽을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 다단 물 유동층 유닛은, 상기 다공판과 상기 물 유동층과 상기 전열관과 상기 대향유로 가이드벽이 구비되며 내부로 상기 폐온수 유입구를 통해 폐온수가 유입되고 열교환된 폐온수를 물탱크 측으로 배출시키는 폐온수 배출부가 구비되는 하단 물 유동층 유닛과, 상기 하단 물 유동층 유닛 상부에 위치되며, 상기 다공판과 상기 물 유동층과 상기 전열관과 상기 대향유로 가이드벽이 구비되고, 상기 폐온수 배출부를 통해 상기 물탱크로 유입된 물이 물탱크 순환관을 통해 유입되는 물순환유입부와, 열교환된 폐온수를 상기 물탱크 측으로 배출시키는 오버플로우 배출관이 접촉된 상단 물 유동층 유닛을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 상기 상단 물 유동층 유닛의 전열관은 전열연결관을 통해 상기 하단 물 유동층 유닛의 전열관과 연결되며, 급수는 상기 상단 물 유동층 유닛의 전열관 입구측으로 유입되어 가열된 후 상기 전열연결관을 통해 상기 하단 물 유동층 유닛의 전열관으로 유입되어 가열된 후 온수로서 토출되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제2목적은, 물 유동층 열교환기를 이용한 열교환방법에 있어서, 산업현장에서 배출된 폐가스와 폐스팀이 유동층 열교환기의 몸체에 형성된 배가스 유입구를 통해 유입되고, 산업현장에서 배출된 폐온수가 유동층 열교환기의 폐온수 유입구를 통해 유입되는 단계; 유입된 폐가스와 폐스팀이 몸체 내의 하단 물 유동층 유닛의 다공판 상부의 물 유동층 내에 구비된 전열관 내의 급수를 가열하여 냉각되고, 몸체 내의 상단 물 유동층 유닛의 다공판 상부의 물 유동층 내에 구비된 전열관 내의 급수를 가열하여 냉각되며, 동시에 상기 폐온수가 다공판 상부로 유입되어 상기 급수를 가열하는 단계; 및 폐가스와 폐스팀이 냉각된 상태로 배가스 배출구를 통해 토출되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중열원 동시 열회수를 위한 응축형 물 유동층 열교환기를 이용한 열교환방법으로서 달성될 수 있다.

또한, 상기 하단 물 유동층 유닛 일측에 구비된 폐온수 유입구를 통해 폐온수가 상기 하단 물 유동층 유닛으로 유입되어 대향유로 가이드벽을 통해 대향유동되면서 상기 급수를 가열하는 단계; 상기 하단 물 유동층 유닛 타측에 구비된 폐온수 배출부를 통해 폐온수가 배출되어 물탱크로 유입되고, 유입된 물이 순환관이 접촉된 상단 물 유동층 유닛의 물순환유입부를 통해 상기 상단 물 유동층 유닛으로 유입되는 단계; 및 상기 상단 물 유동층 유닛으로 유입된 물이 대향유로 가이드벽을 통해 대향유동되면서 상기 급수를 가열하고 오버플로우 배출관을 통해 배출되어 상기 물탱크로 유입되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 급수가 상기 상단 물 유동층 유닛의 전열관 입구측으로 유입되어 가열된 후 상기 전열연결관을 통해 상기 하단 물 유동층 유닛의 전열관으로 유입되어 가열된 후 온수로서 토출되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제3목적은, 열회수 시스템에 있어서, 앞서 언급한 제 1목적에 따른 다중열원 동시 열회수를 위한 다단 물 유동층 열교환기; 산업공정에서 배출된 폐가스가 유동되는 폐가스 공급유로; 산업공정에서 배출된 폐스팀이 유동되는 폐스팀 공급유로; 상기 폐가스 공급유로에서 유동되는 폐가스와 상기 폐스팀 공급유로에서 유동되는 폐스팀이 합류되어 유동되며 상기 물 유동층 열교환기의 배가스 유입구와 연결되는 배가스 유입로; 산업공정에서 배출된 폐온수가 유동되며 상기 물 유동층 열교환기의 하단 물 유동층 유닛의 폐온수 유입구에 연결되는 폐온수 공급유로; 상기 물 유동층 열교환기의 상단 물 유동층 유닛의 전열관으로 급수를 공급하는 급수펌프;를 포함하여, 상기 전열관 내를 유동하는 급수가 상기 폐가스와 상기 폐스팀의 응축열과 현열, 및 상기 폐온수의 열을 흡수하여 온수를 생산하는 것을 특징으로 하는 다중열원 동시 열회수를 위한 다단 물 유동층 열교환기를 이용한 열회수 시스템으로서 달성될 수 있다.

그리고, 상기 물 유동층 열교환기의 몸체 하단에 구비되며, 상기 하단 물 유동층 유닛의 폐온수 배출부를 통해 배출된 폐온수가 유입되는 폐온수 유입부와, 내부에 저장된 폐온수가 배출되며 상기 상단 물 유동층 유닛의 물순환유입부와 연결되는 물탱크 순환관과, 상기 물탱크 순환관 일측에 구비되는 폐온수 펌프와, 상기 상단 물 유동층 유닛의 오버플로우 배출관을 통해 배출되는 물이 유입되는 오버플로우 유입관과, 내부에 저장된 물이 배출되는 물탱크 오버플로우 배출부가 구비된 물탱크를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 물탱크 내부에는, 상기 폐온수 유입부를 통해 유입되는 폐온수와 상기 오버플로우 유입관을 통해 유입되는 물이 혼합되지 않도록 구획하는 격벽이 구비되어, 상기 오버플로우 유입관을 통해 유입된 물은 상기 격벽에 의해 형성된 제1내부공간으로 유입되고, 상기 폐온수 유입부를 통해 유입되는 폐온수는 제2내부공간으로 유입되는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 상기 격벽 일부는 상기 격벽의 높이보다 낮은 유동격벽으로 구비되며, 상기 물탱크 오버플로우 배출부는 상기 유동격벽의 높이보다 특정길이만큼 낮게 위치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 폐온수 펌프에 의해 물탱크 순환관으로 배출되는 폐온수의 유량이 상기 폐온수 유입부를 통해 내부로 유입되는 유량보다 작은 경우 또는 큰 경우에도 상기 폐온수 유입부를 통해 유입되는 폐온수와 상기 오버플로우 유입관을 통해 유입되는 물은 혼합되지 않으며, 상기 제1내부공간의 수위는 상기 유동격벽의 높이를 유지하고, 상기 제2내부공간의 수위는 상기 물탱크 오버플로우 배출부가 구비된 위치로 유지되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제4목적은, 열회수 방법에 있어서, 산업현장에서 배출된 폐가스가 폐가스 공급유로로 유입되고, 산업현장에서 배출된 폐스팀이 폐스팀 공급유로로유입되며, 폐온수가 폐온수 공급유로로 유입되는 단계; 폐가스와 폐스팀이 배가스 유입로로 합류되어, 물 유동층 열교환기의 몸체에 형성된 배가스 유입구를 통해 유입되고, 폐온수가 상기 폐온수 공급유로와 연결된 물 유동층 열교환기의 하단 물 유동층 유닛에 구비된 폐온수 유입구를 통해 유입되는 단계; 유입된 폐가스와 폐스팀이 몸체 내의 하단 물 유동층 유닛의 다공판 상부의 물 유동층 내에 구비된 전열관 내의 급수를 가열하여 냉각되고, 몸체 내의 상단 물 유동층 유닛의 다공판 상부의 물 유동층 내에 구비된 전열관 내의 급수를 가열하여 냉각되며, 동시에 상기 폐온수가 다공판 상부로 유입되어 상기 급수를 가열하는 단계; 및 폐가스와 폐스팀이 냉각된 상태로 배가스 배출구를 통해 토출되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중열원 동시 열회수를 위한 다단 물 유동층 열교환기를 이용한 열회수 방법으로서 달성될 수 있다.

그리고, 하단 물 유동층 유닛 일측에 구비된 폐온수 유입구를 통해 폐온수가 상기 하단 물 유동층 유닛으로 유입되어 대향유로 가이드벽을 통해 대향유동되면서 상기 급수를 가열하는 단계; 상기 하단 물 유동층 유닛 타측에 구비된 폐온수 배출부를 통해 폐온수가 배출되어 폐온수 유입부를 통해 물탱크로 유입되고, 유입된 물이 순환관이 접촉된 상단 물 유동층 유닛의 물순환유입부를 통해 상기 상단 물 유동층 유닛으로 유입되는 단계; 상기 물 유동층 유닛으로 유입된 물이 대향유로 가이드벽을 통해 대향유동되면서 상기 급수를 가열하고 오버플로우 배출관을 통해 배출되어 오버플오우 유입관에 의해 상기 물탱크로 유입되는 단계; 및 상기 물탱크로 유입된 물이 물 탱크 오버플로우 배출부를 통해 배출되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 물탱크 내부에는, 상기 폐온수 유입부를 통해 유입되는 폐온수와 상기 오버플로우 유입관을 통해 유입되는 물이 혼합되지 않도록 구획하는 격벽이 구비되어, 상기 오버플로우 유입관을 통해 유입된 물은 상기 격벽에 의해 형성된 제1내부공간으로 유입되고, 상기 폐온수 유입부를 통해 유입되는 폐온수는 제2내부공간으로 유입되며, 상기 격벽 일부는 상기 격벽의 높이보다 낮은 유동격벽으로 구비되며, 상기 물탱크 오버플로우 배출부는 상기 유동격벽의 높이보다 특정길이만큼 낮게 위치되어, 상기 폐온수 펌프에 의해 물탱크 순환관으로 배출되는 폐온수의 유량이 상기 폐온수 유입부를 통해 내부로 유입되는 유량보다 작은 경우 또는 큰 경우에도 상기 폐온수 유입부를 통해 유입되는 폐온수와 상기 오버플로우 유입관을 통해 유입되는 물은 혼합되지 않으며, 상기 제1내부공간의 수위는 상기 유동격벽의 높이를 유지하고, 상기 제2내부공간의 수위는 상기 물탱크 오버플로우 배출부가 구비된 위치로 유지되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 다중열원 동시 열회수를 위한 다단 폐온수 폐열회수 유동층 열교환기, 유동층 열교환기를 이용한 열회수 시스템 및 열회수방법에 따르면, 산업공정에서 발생하는 폐가스, 폐스팀 및 폐온수의 다양한 형태의 폐열이 발생량과 발생시간이 변화하는 경우에도 물 유동층 열교환기를 사용하여 이러한 다양한 폐열을 동시에 회수할 수 있으면서, 또한, 다단 유동층을 적용하고, 유동층의 폐온수의 유로를 대향류로 변경하고, 유동층 열교환기 하부의 물탱크 구조를 변경하여 폐온수 유로를 추가하게 됨으로써 폐온수의 폐열회수 열효율을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 종래 물 유동층 열교환기의 단면도,
도 2는 종래 다중열원 동시 열회수를 위한 응축형 물 유동층 열교환기를 이용한 열회수시스템의 구성도,
도 3은 다중열원 동시 열회수를 위한 다단 폐온수 폐열회수 유동층 열교환기기를 이용한 열회수 시스템의 구성도,
도 4는 본 발명의 유동층 열교환기의 평면도,
도 5a는 폐온수 펌프에 의해 물탱크 순환관으로 배출되는 폐온수의 유량이 폐온수 유입부를 통해 유입되는 유량보다 적은 경우, 본 발명의 일실시예에 따른 물탱크의 평면도,
도 5b는 폐온수 펌프에 의해 물탱크 순환관으로 배출되는 폐온수의 유량이 폐온수 유입부를 통해 유입되는 유량보다 많은 경우, 본 발명의 일실시예에 따른 물탱크의 평면도,
도 6a는 폐온수 펌프에 의해 물탱크 순환관으로 배출되는 폐온수의 유량이 폐온수 유입부를 통해 유입되는 유량보다 적은 경우, 본 발명의 일실시예에 따른 물탱크의 측단면도,
도 6b는 폐온수 펌프에 의해 물탱크 순환관으로 배출되는 폐온수의 유량이 폐온수 유입부를 통해 유입되는 유량보다 많은 경우, 본 발명의 일실시예에 따른 물탱크의 측단면도,
도 7a는 폐온수 펌프에 의해 물탱크 순환관으로 배출되는 폐온수의 유량이 폐온수 유입부를 통해 유입되는 유량보다 적은 경우, 본 발명의 일실시예에 따른 물탱크의 사시도,
도 7b는 폐온수 펌프에 의해 물탱크 순환관으로 배출되는 폐온수의 유량이 폐온수 유입부를 통해 유입되는 유량보다 많은 경우, 본 발명의 일실시예에 따른 물탱크의 사시도를 도시한 것이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

이하에서는 본 발명이 일실시예에 따른 다중열원 동시 열회수를 위한 다단 폐온수 폐열회수 유동층 열교환기(100)를 이용한 열회수 시스템(200)의 구성 및 기능에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 3은 다중열원 동시 열회수를 위한 다단 폐온수 폐열회수 유동층 열교환기(100)를 이용한 열회수 시스템(200)의 구성도를 도시한 것이다. 그리고, 도 4는 본 발명의 유동층 열교환기(100)의 평면도를 도시한 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 다중열원 동시 열회수를 위한 다단 유동층 열교환기(100)를 이용한 열회수 시스템(200)은, 산업공정에서 배출되는 각종, 폐가스, 폐스팀, 폐온수 열원을 활용하여 폐열의 발열량과 발생시간이 변화하는 경우에도 이러한 다양한 폐열을 동시에 회수하여 온수를 생산할 수 있게 된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 다중열원 동시 열회수를 위한 다단 유동층 열교환기(100)를 이용한 열회수 시스템(200)은, 폐온수 공급유로(33), 폐가스 공급유로(31), 폐스팀공급유로(30), 배가스유입로(32), 송풍기(40), 물탱크(50), 다단 유동층 열교환기(100) 등을 포함하여 구성될 수 있음을 알 수 있다.

폐가스 공급유로(31)는 산업공정에서 배출된 폐가스가 유동되며, 폐스팀공급유로(30)는 산업공정에서 배출된 폐스팀이 유동되게 된다. 또한, 이러한 폐가스와 폐스팀은 배가스 유입로(32)에서 합류되어 다단 유동층 열교환기(100)의 배가스 유입구(11)를 통해 몸체(12) 내부 다공판(13) 하부측으로 유입되게 된다. 즉, 본 발명의 일실시예에 따른 다단 유동층 열교환기(100)는 후에 설명되는 바와 같이, 상단 물 유동층 유닛(110)과, 하단 물 유동층 유닛(120)으로 구성되며, 배가스 유입구(11)는 하단 물 유동층 유닛(120)의 다공판(13) 하부측 몸체(12) 외면에 구비되게 된다. 또한, 이러한 배가스 유입로(32) 일측에는 송풍기(40)가 구비되게 된다.

또한, 폐온수 공급유로(33)에서 산업공정에서 배출된 폐온수가 유동되며, 다단 유동층 열교환기(100)의 하단 물 유동층 유닛(120) 일측에 구비된 폐온수 유입구(122)를 통해 하단 물 유동층 유닛(120) 내부 다공판(13) 상부측으로 유입되게 된다. 이하에서 배가스는 폐온수와 폐스팀을 포함하는 것으로 정의한다.

또한, 다단 유동층 열교환기(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 배가스 유입구(11), 배가스 배출구(15)를 갖는 몸체(12)와, 상단 물 유동층 유닛(110)과, 하단 물 유동층 유닛(120) 등으로 구성됨을 알 수 있다.

배가스 유입구(11)는 배가스 유입로(32)와 연결되어 폐가스와 폐스팀이 유입되게 된다. 또한, 배가스 배출구(15)는 몸체(12)의 상단에 형성되어, 하단 물 유동층 유닛(120)과 상단 물 유동층 유닛(110)에서 폐가스와 폐스팀이 냉각된 배가스가 배출되게 된다.

또한, 상단 물 유동층 유닛(110)과 하단 물 유동층 유닛(120) 각각은 다공판(13)이 구비되며, 유입된 폐가스와 폐스팀이 통과되게 된다. 그리고, 다공판(13) 상부측으로는 물유동층(14)이 구비되며, 이러한 물유동층(14) 내에 내부로 급수가 유입되는 다수의 지그재그 형태의 전열관(17)이 침지되어 진다. 이러한 급수는 도 3에 도시된 바와 같이 급수펌프(19)에 의해 전열관(17)으로 유입되어, 폐스팀, 폐가스, 폐온수의 열원을 흡수하여 가열된 후 온수로써 토출되게 된다. 즉, 다공판(13) 상부의 물유동층(14)에서 급수가 폐가스와 폐스팀의 응축잠열과 현열을 흡수하여 가열되게 된다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 하단 물 유동층 유닛(120)은 다공판(13)과 물유동층(14)과 전열관(17)을 포함하며, 폐온수유입구(122)를 통해 유입된 폐온수가 전열관(17) 내에 흐르는 급수와 대향 유동을 형성하도록 도 4에 도시된 바와 같이, 하단 유동층 유닛(120) 내부에 구비되는 다수의 대향유로 가이드벽(130)을 포함하여 구성된다. 또한, 하단 물 유동층 유닛(120) 내부로 폐온수유입구(122)를 통해 폐온수가 유입되고 열교환된 폐온수를 물탱크(50) 측으로 배출시키는 폐온수 배출부(121)가 구비된다.

그리고 상단 물 유동층 유닛(110)은 하단 물 유동층 유닛(120) 상부에 위치되며, 다공판(13)과 물유동층(14)과 전열관(17)과 대향유로 가이드벽(130)이 구비되고, 하단 물 유동층 유닛(120)의 폐온수 배출부(121)를 통해 물탱크(50)로 유입된 물이 물탱크 순환관(52)을 통해 유입되는 물순환유입부(112)와, 열교환된 폐온수를 물탱크(50) 측으로 배출시키는 오버플로우 배출관(111)이 접촉되어 진다.

또한, 상단 물 유동층 유닛(110)의 전열관(17)은 전열연결관(18)을 통해 하단 물 유동층 유닛(120)의 전열관(17)과 연결되며, 급수는 상단 물 유동층 유닛(110)의 전열관(17) 입구측으로 유입되어 가열된 후 전열연결관(18)을 통해 하단 물 유동층 유닛(120)의 전열관(17)으로 유입되어 가열된 후 온수로서 토출되게 된다.

다음으로는 배가스의 유동 흐름에 대해 설명하도록 한다. 배가스는 종래와 달리 산업현장에서 배출되는 폐가스와 폐스팀을 포함하는 개념이다. 이러한 폐가스는 폐가스 공급유로(31)를 통해 배가스 유입로(32)로 유입되고, 폐스팀 역시 폐스팀공급유로(30)를 통해 배가스 유입로(32)로 유입되게 된다. 배가스 유입로(32)를 통해 폐가스와 폐스팀은 몸체(12)의 배가스유입구(11)를 통해 몸체(12) 내부 다공판(13) 하부측으로 유입되게 된다.

그리고, 이러한 폐가스와 폐스팀은 하단 물 유동층 유닛(120)의 다공판(13) 상부의 물유동층(14)을 통과하면서 응축되어 응축열을 발생시키고, 물유동층(14)에 침지되어 배열된 전열관(17) 내를 유동하는 급수는 이러한 폐가스와 폐스팀의 응축열과 현열을 흡수하여 가열되게 된다.

그리고 연속적으로 폐가스와 폐스팀은 상단 물 유동층 유닛(120)의 다공판(13) 상부의 물유동층(14)을 통과하면서 응축되어 응축열을 발생시키고, 물유동층(14)에 침지되어 배열된 전열관(17) 내를 유동하는 급수는 이러한 폐가스와 폐스팀의 응축열과 현열을 흡수하여 가열되게 된다.

그리고, 일부 수분이 제거된 배가스는 상단 물 유동층 유닛(110) 상부에 구비된 데미스터를 통과하며 액적이 제거되어 배가스 배출구(15)를 통해 토출되게 된다.

또한, 폐온수의 흐름은 하단 물 유동층 유닛(120) 일측에 구비된 폐온수유입구(122)를 통해 폐온수가 하단 물 유동층 유닛(120)으로 유입되어 대향유로 가이드벽(130)을 통해 대향유동되면서 급수를 가열하게 된다.

그리고, 하단 물 유동층 유닛(120) 타측에 구비된 폐온수 배출부(121)를 통해 폐온수가 배출되어 물탱크(50)로 유입되고, 물탱크(50)로 유입된 물은 물탱크 순환관(52)이 접촉된 상단 물 유동층 유닛(110)의 물순환유입부(112)를 통해 상단 물 유동층 유닛(110)으로 유입되게 된다.

그리고, 상단 물 유동층 유닛(110)으로 유입된 물이 대향유로 가이드벽(130)을 통해 대향유동되면서 급수를 가열하고 오버플로우 배출관(111)을 통해 배출되어 물탱크(50)로 유입되게 된다.

또한, 급수의 흐름은 상단 물 유동층 유닛(110)의 전열관(17) 입구측으로 유입되어 가열된 후 전열연결관(18)을 통해 하단 물 유동층 유닛(120)의 전열관(17)으로 유입되어 가열된 후 온수로서 토출되게 된다.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 다중열원 동시 열회수를 위한 다단 물 유동층 열교환기(100)를 이용한 열회수 시스템(200)의 물탱크(50)의 구성과, 폐온수의 유동 흐름에 대해 보다 상세하게 설명하도록 한다. 이러한 물탱크(50)는 도 3에 도시된 바와 같이, 몸체(12)의 하부측에 구비되게 됨을 알 수 있다.

도 5a는 폐온수 펌프(53)에 의해 물탱크 순환관(52)으로 배출되는 폐온수의 유량이 폐온수유입부(51)를 통해 유입되는 유량보다 적은 경우, 본 발명의 일실시예에 따른 물탱크(50)의 평면도를 도시한 것이고, 도 5b는 폐온수 펌프(53)에 의해 물탱크 순환관(52)으로 배출되는 폐온수의 유량이 폐온수유입부(51)를 통해 유입되는 유량보다 많은 경우, 본 발명의 일실시예에 따른 물탱크(50)의 평면도를 도시한 것이다.

그리고, 도 6a는 폐온수 펌프(53)에 의해 물탱크 순환관(52)으로 배출되는 폐온수의 유량이 폐온수유입부(51)를 통해 유입되는 유량보다 적은 경우, 본 발명의 일실시예에 따른 물탱크(50)의 측단면도를 도시한 것이고, 도 6b는 폐온수 펌프(53)에 의해 물탱크 순환관(52)으로 배출되는 폐온수의 유량이 폐온수유입부(51)를 통해 유입되는 유량보다 많은 경우, 본 발명의 일실시예에 따른 물탱크(50)의 측단면도를 도시한 것이다.

또한, 도 7a는 폐온수 펌프(53)에 의해 물탱크 순환관(52)으로 배출되는 폐온수의 유량이 폐온수유입부(51)를 통해 유입되는 유량보다 적은 경우, 본 발명의 일실시예에 따른 물탱크(50)의 사시도를 도시한 것이고, 도 7b는 폐온수 펌프(53)에 의해 물탱크 순환관(52)으로 배출되는 폐온수의 유량이 폐온수유입부(51)를 통해 유입되는 유량보다 많은 경우, 본 발명의 일실시예에 따른 물탱크(50)의 사시도를 도시한 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 물탱크(50)는 도 3, 도 5a 내지, 도 7b에 도시된 바와 같이, 하단 물 유동층 유닛(120)의 폐온수 배출부(121)를 통해 배출된 폐온수가 유입되는 폐온수유입부(51)와, 내부에 저장된 폐온수가 배출되며 상기 상단 물 유동층 유닛(110)의 물순환유입부(112)와 연결되는 물탱크 순환관(52)과, 물탱크 순환관(52) 일측에 구비되는 폐온수 펌프(53)와, 상단 물 유동층 유닛(110)의 오버플로우 배출관(111)을 통해 배출되는 물이 유입되는 오버플로우 유입관(54)과, 내부에 저장된 물이 배출되는 물탱크 오버플로우 배출부(55)가 구비되어 구성됨을 알 수 있다.

또한, 물탱크(50) 내부에는, 폐온수유입부(51)를 통해 유입되는 폐온수와 상기 오버플로우 유입관(54)을 통해 유입되는 물이 혼합되지 않도록 구획하는 격벽(60)이 구비되어, 오버플로우 유입관(54)을 통해 유입된 물은 상기 격벽(60)에 의해 형성된 제1내부공간(62)으로 유입되고, 상기 폐온수유입부(51)를 통해 유입되는 폐온수는 제2내부공간(63)으로 유입되게 된다.

그리고, 격벽(60) 일부는 격벽(60)의 높이보다 낮은 유동격벽(61)으로 구비되며, 물탱크 오버플로우 배출부(55)는 유동격벽(61)의 높이보다 특정길이만큼 낮게 위치되게 된다.

따라서 도 5a, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 폐온수 펌프(53)에 의해 물탱크 순환관(52)으로 배출되는 폐온수의 유량이 상기 폐온수유입부(51)를 통해 내부로 유입되는 유량보다 작은 경우 또는 도 5b, 도 6b 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 폐온수 펌프(53)에 의해 물탱크 순환관(52)으로 배출되는 폐온수의 유량이 상기 폐온수유입부(51)를 통해 내부로 유입되는 유량보다 큰 경우에도, 폐온수유입부(51)를 통해 유입되는 폐온수와 오버플로우 유입관(54)을 통해 유입되는 물은 혼합되지 않으며, 제1내부공간(62)의 수위는 유동격벽(61)의 높이를 유지하고, 제2내부공간(63)의 수위는 물탱크 오버플로우 배출부(55)가 구비된 위치로 유지되게 됨을 알 수 있다.

이하에서는 이러한 물탱크(50) 구조에 따른 폐온수의 유동 흐름에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 하단 물 유동층 유닛(120) 일측에 구비된 폐온수유입구(122)를 통해 폐온수가 하단 물 유동층 유닛(120)으로 유입되어 대향유로 가이드벽(130)을 통해 대향유동되면서 급수를 가열하게 된다.

그리고, 하단 물 유동층 유닛(120) 타측에 구비된 폐온수 배출부(121)를 통해 폐온수가 배출되어 폐온수유입부(51)를 통해 물탱크(50)의 제2내부공간(63)으로 유입되고, 폐온수 펌프(53)의 가동으로 유입된 물은 물탱크 순환관(52)이 접촉된 상단 물 유동층 유닛(110)의 물순환유입부(112)를 통해 상단 물 유동층 유닛(110)으로 유입되게 된다.

그리고, 상단 유동층 유닛(110)으로 유입된 물이 대향유로 가이드벽(130)을 통해 대향유동되면서 급수를 가열하고 오버플로우 배출관(111)을 통해 배출되어 오버플오우 유입관에 의해 물탱크(50)의 제2내부공간(63)으로 유입되게 된다. 그리고, 물탱크(50)로 유입된 물이 물 탱크 오버플로우 배출부(55)를 통해 배출되게 된다.

앞서 언급한 바와 같이, 물탱크(50) 내부에는, 상기 폐온수유입부(51)를 통해 유입되는 폐온수와 상기 오버플로우 유입관(54)을 통해 유입되는 물이 혼합되지 않도록 구획하는 격벽(60)이 구비되어, 상기 오버플로우 유입관(54)을 통해 유입된 물은 상기 격벽(60)에 의해 형성된 제1내부공간(62)으로 유입되고, 상기 폐온수유입부(51)를 통해 유입되는 폐온수는 제2내부공간(63)으로 유입된다. 그리고, 격벽(60) 일부는 격벽(60)의 높이보다 낮은 유동격벽(61)으로 구비되며, 물탱크 오버플로우 배출부(55)는 유동격벽(61)의 높이보다 특정길이만큼 낮게 위치된다.

따라서 도 5a, 도 6a 및 도 7a에 도시된 바와 같이, 폐온수 펌프(53)에 의해 물탱크 순환관(52)으로 배출되는 폐온수의 유량이 상기 폐온수유입부(51)를 통해 내부로 유입되는 유량보다 작은 경우(예를 들어, 폐온수유입부(51)를 통해 유입되는 유량이 10이고, 물탱크 순환관(52)으로 배출되는 유량과 오버플로우 유입관(54)으로 유입되는 유량이 9인 경우), 제1내부공간(62)의 물은 유동격벽(61)을 초과하여 물탱크 오버플로우 배출부(55)를 통해 배출되며, 제1내부공간(62)의 수위는 유동격벽(61)의 높이를 유지하게 된다. 또한, 제2내부공간(63)으로 유입된 폐온수의 일부도 물탱크 오버플로우 배출부(55)를 통해 배출되며, 제2내부공간(63)의 수위는 물탱크 오버플로우 배출부(55)가 설치된 위치를 유지하게 된다.

또한 도 5b, 도 6b 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 폐온수 펌프(53)에 의해 물탱크 순환관(52)으로 배출되는 폐온수의 유량이 상기 폐온수유입부(51)를 통해 내부로 유입되는 유량보다 많은 경우(예를 들어, 폐온수유입부(51)를 통해 유입되는 유량이 10이고, 물탱크 순환관(52)으로 배출되는 유량과 오버플로우 유입관(54)으로 유입되는 유량이 11인 경우) 제1내부공간(62)의 물은 유동격벽(61)을 초과하여 제2내부공간(63)으로 유입되며, 제1내부공간(62)의 수위는 유동격벽(61)의 높이를 유지하게 된다. 또한, 제2내부공간(63)으로 유입된 폐온수는 물탱크 순환관(52)으로 토출되며, 제2내부공간(63)의 수위는 물탱크 오버플로우 배출부(55)가 설치된 위치를 유지하게 된다.

따라서 본 발명의 일실시예에 따른 다중열원 동시 열회수를 위한 다단 폐온수 폐열회수 유동층 열교환기(100)를 이용한 열회수 시스템(200) 및 열회수방법에 따르면, 산업공정에서 발생하는 폐가스, 폐스팀 및 폐온수의 다양한 형태의 폐열이 발생량과 발생시간이 변화하는 경우에도 물 유동층 열교환기(100)를 사용하여 이러한 다양한 폐열을 동시에 회수할 수 있으면서, 또한, 다단 유동층을 적용하고, 유동층의 폐온수의 유로를 대향류로 변경하고, 유동층 열교환기(100) 하부의 물탱크(50) 구조를 변경하여 폐온수 유로를 추가하게 됨으로써 폐온수의 폐열회수 열효율을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

1b:저면판
2:열교환 전열관
3:다공판
4:물방울 제거필터(데미스터)
5a,5b:배가스 유동통로
6:배기가스유입구
7:자동조절밸브
8:배기가스 배출구
9:바이패스관
11:배가스 유입구
12:몸체
13:다공판
14:물유동층
15:배가스 배출구
17:전열관
18:전열연결관
19:급수펌프
30:폐스팀공급유로
31:폐가스공급유로
32:배가스유입로
33:폐온수공급유로
40:송풍기
50:물탱크
51:폐온수유입부
52:물탱크 순환관
53:폐온수 펌프
54:오버플로우 유입관
55:물탱크 오버플로우 배출부
60:격벽
61:유동격벽
62:제1내부공간
63:제2내부공간
100:다중열원 동시 열회수를 위한 다단 유동층 열교환기
110:상단 물 유동층 유닛
111:오버플로우 배출관
112:물순환유입부
120:하단 물 유동층 유닛
121:폐온수 배출부
122:폐온수 유입구
130:대향유로 가이드벽
200:다중열원 동시 열회수를 위한 다단 유동층 열교환기를 이용한 열회수 시스템

Claims

물 유동층 열교환기에 있어서,
산업공정에서 발생된 폐가스와 폐스팀이 유입되는 배가스 유입구와, 타단에 냉각된 배가스가 배출되는 배가스 배출구를 갖는 몸체;
각각이 다단으로 상기 몸체 내에 구비되며, 각각이 유입된 폐가스와 폐스팀이 통과되는 다공판과, 상기 다공판 상부측에 물 유동층으로 구성되며 상기 물 유동층 내에 구비되어 내부로 급수가 유입되는 다수의 전열관이 침지되며 상기 폐가스와 폐스팀의 응축잠열과 현열을 흡수하여 상기 급수를 가열하는 다단 물 유동층 유닛; 및
다수의 물 유동층 유닛 중 적어도 어느 하나로, 산업공정에서 발생된 폐온수를 유입시키는 폐온수 유입구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중열원 동시 열회수를 위한 다단 물 유동층 열교환기.
제 1항에 있어서,
상기 폐온수 유입구를 통해 유입된 폐온수가 상기 전열관 내에 흐르는 급수와 대향 유동을 형성하도록 상기 물 유동층 유닛 내부에 구비되는 다수의 대향유로 가이드벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중열원 동시 열회수를 위한 다단 물 유동층 열교환기.
제 2항에 있어서,
다단 물 유동층 유닛은,
상기 다공판과 상기 물 유동층과 상기 전열관과 상기 대향유로 가이드벽이 구비되며 내부로 상기 폐온수 유입구를 통해 폐온수가 유입되고 열교환된 폐온수를 물탱크 측으로 배출시키는 폐온수 배출부가 구비되는 하단 물 유동층 유닛과,
상기 하단 물 유동층 유닛 상부에 위치되며, 상기 다공판과 상기 물 유동층과 상기 전열관과 상기 대향유로 가이드벽이 구비되고, 상기 폐온수 배출부를 통해 상기 물탱크로 유입된 물이 물탱크 순환관을 통해 유입되는 물순환유입부와, 열교환된 폐온수를 상기 물탱크 측으로 배출시키는 오버플로우 배출관이 접촉된 상단 물 유동층 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중열원 동시 열회수를 위한 다단 물 유동층 열교환기.
제 3항에 있어서,
상기 상단 물 유동층 유닛의 전열관은 전열연결관을 통해 상기 하단 물 유동층 유닛의 전열관과 연결되며,
급수는 상기 상단 물 유동층 유닛의 전열관 입구측으로 유입되어 가열된 후 상기 전열연결관을 통해 상기 하단 물 유동층 유닛의 전열관으로 유입되어 가열된 후 온수로서 토출되는 것을 특징으로 하는 다중열원 동시 열회수를 위한 다단 물 유동층 열교환기.
물 유동층 열교환기를 이용한 열교환방법에 있어서,
산업현장에서 배출된 폐가스와 폐스팀이 유동층 열교환기의 몸체에 형성된 배가스 유입구를 통해 유입되고, 산업현장에서 배출된 폐온수가 유동층 열교환기의 폐온수 유입구를 통해 유입되는 단계;
유입된 폐가스와 폐스팀이 몸체 내의 하단 물 유동층 유닛의 다공판 상부의 물 유동층 내에 구비된 전열관 내의 급수를 가열하여 냉각되고, 몸체 내의 상단 물 유동층 유닛의 다공판 상부의 물 유동층 내에 구비된 전열관 내의 급수를 가열하여 냉각되며, 동시에 상기 폐온수가 다공판 상부로 유입되어 상기 급수를 가열하는 단계; 및
폐가스와 폐스팀이 냉각된 상태로 배가스 배출구를 통해 토출되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중열원 동시 열회수를 위한 다단 물 유동층 열교환기를 이용한 열교환방법.
제 5항에 있어서,
상기 하단 물 유동층 유닛 일측에 구비된 폐온수 유입구를 통해 폐온수가 상기 하단 물 유동층 유닛으로 유입되어 대향유로 가이드벽을 통해 대향유동되면서 상기 급수를 가열하는 단계;
상기 하단 물 유동층 유닛 타측에 구비된 폐온수 배출부를 통해 폐온수가 배출되어 물탱크로 유입되고, 유입된 물이 순환관이 접촉된 상단 물 유동층 유닛의 물순환유입부를 통해 상기 상단 물 유동층 유닛으로 유입되는 단계; 및
상기 상단 물 유동층 유닛으로 유입된 물이 대향유로 가이드벽을 통해 대향유동되면서 상기 급수를 가열하고 오버플로우 배출관을 통해 배출되어 상기 물탱크로 유입되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중열원 동시 열회수를 위한 다단 물 유동층 열교환기를 이용한 열교환방법.
제 6항에 있어서,
급수가 상기 상단 물 유동층 유닛의 전열관 입구측으로 유입되어 가열된 후 상기 전열연결관을 통해 상기 하단 물 유동층 유닛의 전열관으로 유입되어 가열된 후 온수로서 토출되는 것을 특징으로 하는 다중열원 동시 열회수를 위한 다단 물 유동층 열교환기를 이용한 열교환방법.
열회수 시스템에 있어서,
제 3항에 따른 다중열원 동시 열회수를 위한 다단 물 유동층 열교환기;
산업공정에서 배출된 폐가스가 유동되는 폐가스 공급유로;
산업공정에서 배출된 폐스팀이 유동되는 폐스팀 공급유로;
상기 폐가스 공급유로에서 유동되는 폐가스와 상기 폐스팀 공급유로에서 유동되는 폐스팀이 합류되어 유동되며 상기 물 유동층 열교환기의 배가스 유입구와 연결되는 배가스 유입로;
산업공정에서 배출된 폐온수가 유동되며 상기 물 유동층 열교환기의 하단 물 유동층 유닛의 폐온수 유입구에 연결되는 폐온수 공급유로;
상기 물 유동층 열교환기의 상단 물 유동층 유닛의 전열관으로 급수를 공급하는 급수펌프;를 포함하여,
상기 전열관 내를 유동하는 급수가 상기 폐가스와 상기 폐스팀의 응축열과 현열, 및 상기 폐온수의 열을 흡수하여 온수를 생산하는 것을 특징으로 하는 다중열원 동시 열회수를 위한 다단 물 유동층 열교환기를 이용한 열회수 시스템.
제 8항에 있어서,
상기 물 유동층 열교환기의 몸체 하단에 구비되며,
상기 하단 물 유동층 유닛의 폐온수 배출부를 통해 배출된 폐온수가 유입되는 폐온수 유입부와, 내부에 저장된 폐온수가 배출되며 상기 상단 물 유동층 유닛의 물순환유입부와 연결되는 물탱크 순환관과, 상기 물탱크 순환관 일측에 구비되는 폐온수 펌프와, 상기 상단 물 유동층 유닛의 오버플로우 배출관을 통해 배출되는 물이 유입되는 오버플로우 유입관과, 내부에 저장된 물이 배출되는 물탱크 오버플로우 배출부가 구비된 물탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중열원 동시 열회수를 위한 다단 물 유동층 열교환기를 이용한 열회수 시스템.
제 9항에 있어서,
상기 물탱크 내부에는, 상기 폐온수 유입부를 통해 유입되는 폐온수와 상기 오버플로우 유입관을 통해 유입되는 물이 혼합되지 않도록 구획하는 격벽이 구비되어, 상기 오버플로우 유입관을 통해 유입된 물은 상기 격벽에 의해 형성된 제1내부공간으로 유입되고, 상기 폐온수 유입부를 통해 유입되는 폐온수는 제2내부공간으로 유입되는 것을 특징으로 하는 다중열원 동시 열회수를 위한 다단 물 유동층 열교환기를 이용한 열회수 시스템.
제 10항에 있어서,
상기 격벽 일부는 상기 격벽의 높이보다 낮은 유동격벽으로 구비되며, 상기 물탱크 오버플로우 배출부는 상기 유동격벽의 높이보다 특정길이만큼 낮게 위치되는 것을 특징으로 하는 다중열원 동시 열회수를 위한 다단 물 유동층 열교환기를 이용한 열회수 시스템.
제 11항에 있어서,
상기 폐온수 펌프에 의해 물탱크 순환관으로 배출되는 폐온수의 유량이 상기 폐온수 유입부를 통해 내부로 유입되는 유량보다 작은 경우 또는 큰 경우에도 상기 폐온수 유입부를 통해 유입되는 폐온수와 상기 오버플로우 유입관을 통해 유입되는 물은 혼합되지 않으며, 상기 제1내부공간의 수위는 상기 유동격벽의 높이를 유지하고, 상기 제2내부공간의 수위는 상기 물탱크 오버플로우 배출부가 구비된 위치로 유지되는 것을 특징으로 하는 다중열원 동시 열회수를 위한 다단 물 유동층 열교환기를 이용한 열회수 시스템.
열회수 방법에 있어서,
산업현장에서 배출된 폐가스가 폐가스 공급유로로 유입되고, 산업현장에서 배출된 폐스팀이 폐스팀 공급유로로유입되며, 폐온수가 폐온수 공급유로로 유입되는 단계;
폐가스와 폐스팀이 배가스 유입로로 합류되어, 물 유동층 열교환기의 몸체에 형성된 배가스 유입구를 통해 유입되고, 폐온수가 상기 폐온수 공급유로와 연결된 물 유동층 열교환기의 하단 물 유동층 유닛에 구비된 폐온수 유입구를 통해 유입되는 단계;
유입된 폐가스와 폐스팀이 몸체 내의 하단 물 유동층 유닛의 다공판 상부의 물 유동층 내에 구비된 전열관 내의 급수를 가열하여 냉각되고, 몸체 내의 상단 물 유동층 유닛의 다공판 상부의 물 유동층 내에 구비된 전열관 내의 급수를 가열하여 냉각되며, 동시에 상기 폐온수가 다공판 상부로 유입되어 상기 급수를 가열하는 단계; 및
폐가스와 폐스팀이 냉각된 상태로 배가스 배출구를 통해 토출되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중열원 동시 열회수를 위한 다단 물 유동층 열교환기를 이용한 열회수 방법.
제 13항에 있어서,
상기 하단 물 유동층 유닛 일측에 구비된 폐온수 유입구를 통해 폐온수가 상기 하단 물 유동층 유닛으로 유입되어 대향유로 가이드벽을 통해 대향유동되면서 상기 급수를 가열하는 단계;
상기 하단 물 유동층 유닛 타측에 구비된 폐온수 배출부를 통해 폐온수가 배출되어 폐온수 유입부를 통해 물탱크로 유입되고, 유입된 물이 순환관이 접촉된 상단 물 유동층 유닛의 물순환유입부를 통해 상기 상단 물 유동층 유닛으로 유입되는 단계;
상기 물 유동층 유닛으로 유입된 물이 대향유로 가이드벽을 통해 대향유동되면서 상기 급수를 가열하고 오버플로우 배출관을 통해 배출되어 오버플오우 유입관에 의해 상기 물탱크로 유입되는 단계; 및
상기 물탱크로 유입된 물이 물 탱크 오버플로우 배출부를 통해 배출되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중열원 동시 열회수를 위한 다단 물 유동층 열교환기를 이용한 열회수 방법.
제 14항에 있어서,
상기 물탱크 내부에는, 상기 폐온수 유입부를 통해 유입되는 폐온수와 상기 오버플로우 유입관을 통해 유입되는 물이 혼합되지 않도록 구획하는 격벽이 구비되어, 상기 오버플로우 유입관을 통해 유입된 물은 상기 격벽에 의해 형성된 제1내부공간으로 유입되고, 상기 폐온수 유입부를 통해 유입되는 폐온수는 제2내부공간으로 유입되며, 상기 격벽 일부는 상기 격벽의 높이보다 낮은 유동격벽으로 구비되며, 상기 물탱크 오버플로우 배출부는 상기 유동격벽의 높이보다 특정길이만큼 낮게 위치되어,
상기 폐온수 펌프에 의해 물탱크 순환관으로 배출되는 폐온수의 유량이 상기 폐온수 유입부를 통해 내부로 유입되는 유량보다 작은 경우 또는 큰 경우에도 상기 폐온수 유입부를 통해 유입되는 폐온수와 상기 오버플로우 유입관을 통해 유입되는 물은 혼합되지 않으며, 상기 제1내부공간의 수위는 상기 유동격벽의 높이를 유지하고, 상기 제2내부공간의 수위는 상기 물탱크 오버플로우 배출부가 구비된 위치로 유지되는 것을 특징으로 하는 다중열원 동시 열회수를 위한 다단 물 유동층 열교환기를 이용한 열회수 방법.