KR20190010676A - 유수 분리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는,
가스 공급관으로부터 제1분리장치에 이송되는 가스에 함유된 불순물을 상기 제1분리장치의 내부에 형성되는 와류로 인해 1차 분리하고, 상기 제1분리장치를 통과하는 가스에 함유된 불순물을 2차 분리하기 위한 유수 분리장치에 있어서: 상기 제1분리장치를 통과하는 가스로부터 불순물을 2차 분리하기 위한 제2분리장치는, 상기 제1분리장치를 통과하여 불순물이 1차 분리된 가스가 유입되는 하우징; 상기 하우징의 내부 일측에 설치되고, 외부로부터 임의의 고전압이 공급되는 방전극지지틀이 일측에 고정되는 애자; 내부 중앙에 수용되고 상기 애자의 방전극지지틀을 거쳐 고전압이 공급되는 방전극과, 상기 하우징 내부에 회전가능하게 설치되고, 상기 방전극으로부터의 방전에 의해 상기 가스에 함유되는 불순물을 내측면에 포집하게 되고, 회전시 원심력에 의해 가스로부터 불순물을 분리시키되 분리된 불순물은 경사면을 따라 개구부로 이동시키고 여과된 공기를 관통공을 통해 원주방향 외측으로 배출시키킬 수 있도록 전단부가 막힌 콘 형상의 다공판으로 이루어지는 불순물 분리기; 상기 하우징의 배출구에 연결되고, 상기 제2분리장치를 통과하는 여과된 공기를 외부로 배출하기 위한 배출관;을 구비하여 이루어지고, 상기 제1분리장치 및 제2분리장치의 가동이 일시적으로 정지되는 경우, 상기 가스 공급관을 통해 이송되는 가스를 상기 제1분리장치로 이송시키지 않고 상기 제2분리장치의 배출관 출구측으로 곧바로 이송시키기 위한 바이패스 관;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유수 분리장치를 제공한다.

Description

유수 분리장치{OIL MIST SEPERATOR}
본 명세서의 내용은 유수 분리장치에 관한 것으로, 특히 COG에 함유되는 오일 미스트, 또는 수분 등의 불순물을 포집, 분리시켜 제거하기 위한 유수 분리장치에 관한 것이다.
일반적으로, COG는 수분을 함유하는 석탄을 이용하여 건류공정으로 코크스를 제조하는 과정에서 발생되는 코크스 오븐가스(Coke Oven Gas, 이하, 'COG'라 함)를 말한다. 이와 같은 COG는 부산물로 회수되어 코크스 오븐가스 이송배관을 통해 이송되어 제철소의 단위공정에서의 열원으로 사용된다.
COG는 타르, 황화수소, 오일 미스트 등의 불순물을 포함하고 있기 때문에 열공급 능력이 떨어져 열원으로서 바로 사용되기에 적합하지 않고, 특히 관로 상에 부식을 일으키거나 폐색 현상의 원인으로 작용하여 배관에 각종 문제를 일으키게 된다.
COG 내에 오일 미스트, 수분 등의 불순물이 과다하게 함유될 경우, 상자 소둔로 내의 온도 불균일로 인해 제품 품질에 막대한 영향과 집진기 내부 수입을 위한 설비 휴지(설비 가동이 정지됨을 말함)가 발생되는 문제점을 갖게 된다.
도면에는 미 되었으나, 전기집진장치는 방전극과 집진극(집진판)으로 이루어지고, 고전압이 방전극에 인가됨에 따라 고전압에 의한 코로나(CORONA)방전으로 인해 다량의 음이온이 발생하여 가스 중의 먼지 입자가 대전되며, 전기장에 의한 전기력으로 먼지 입자를 집진판에 포집시켜 제거하기 위해 사용된다.
출원번호 10-2002-0055577호에 집진효율을 향상시킨 전기집진기 세정장치가 게시되어 있다.
본 명세서의 실시예는, 가스로부터 오일 미스트 등과 같은 불순물을 전기집진기 및 원심력에 의해 분리시켜 제거함에 따라 집진 효율을 높일 수 있도록한 유수 분리장치와 관련된다.
본 명세서의 실시예는, 가스로부터 불순물을 포집, 분리하여 제거하는 분리장치의 구조 간단화로 인해 원가비용 및 설치비용을 절감하고, 다공판에 흡착된 불순물을 스크레이퍼에 의해 제거하여 다공판을 재생시킴에 따라 사용수명을 연장하고, 고장 발생율이 낮아 유지관리비용을 절감할 수 있도록한 유수 분리장치와 관련된다.
본 발명의 일 측면(an aspect)에 따르면, 가스 공급관으로부터 제1분리장치에 이송되는 가스에 함유된 불순물을 상기 제1분리장치의 내부에 형성되는 와류로 인해 1차 분리하고, 상기 제1분리장치를 통과하는 가스에 함유된 불순물을 2차 분리하기 위한 유수 분리장치에 있어서: 상기 제1분리장치를 통과하는 가스로부터 불순물을 2차 분리하기 위한 제2분리장치는, 상기 제1분리장치를 통과하여 불순물이 1차 분리된 가스가 유입되는 하우징; 상기 하우징의 내부 일측에 설치되고, 외부로부터 임의의 고전압이 공급되는 방전극지지틀이 일측에 고정되는 애자; 내부 중앙에 수용되고 상기 애자의 방전극지지틀을 거쳐 고전압이 공급되는 방전극과, 상기 하우징 내부에 회전가능하게 설치되고, 상기 방전극으로부터의 방전에 의해 상기 가스에 함유되는 불순물을 내측면에 포집하게 되고, 회전시 원심력에 의해 가스로부터 불순물을 분리시키되 분리된 불순물은 경사면을 따라 개구부로 이동시키고 여과된 공기를 관통공을 통해 원주방향 외측으로 배출시키킬 수 있도록 전단부가 막힌 콘 형상의 다공판으로 이루어지는 불순물 분리기; 상기 하우징의 배출구에 연결되고, 상기 제2분리장치를 통과하는 여과된 공기를 외부로 배출하기 위한 배출관;을 구비하여 이루어지고, 상기 제1분리장치 및 제2분리장치의 가동이 일시적으로 정지되는 경우, 상기 가스 공급관을 통해 이송되는 가스를 상기 제1분리장치로 이송시키지 않고 상기 제2분리장치의 배출관 출구측으로 곧바로 이송시키기 위한 바이패스 관;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유수 분리장치가 제공될 수 있다.
전술한 바와 같이 구성되는 본 명세서의 실시예는 아래와 같은 이점을 갖는다.
가스로부터 오일 미스트, 수분, 타르 등과 같은 불순물을 전기집진기 및 원심력에 의해 분리시켜 제거함에 따라 집진 효율을 높일 수 있어 실용성 및 신뢰성을 갖게 된다.
또한, 가스로부터 불순물을 포집, 분리하여 제거하는 분리장치의 구조 간단화로 인해 원가비용 및 설치비용을 절감함에 따라 동업종분야에서 가격경쟁력을 높일 수 있고, 다공판에 흡착된 불순물을 스크레이퍼에 의해 제거하여 다공판을 재생시킴에 따라 사용수명을 연장할 수 있으며, 고장 발생율이 낮아 유지관리비용을 절감함에 따라 사용자의 경제적인 부담감을 줄일 수 있게 된다.
도 1은 본 명세서의 일 실시예에 의한 유수 분리장치의 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 유수 분리장치의 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 A-A선에서의 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 B-B선에서의 단면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 C-C선에서의 단면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 유수 분리장치의 사용상태도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 명세서의 바람직한 실시예에 의한 유수 분리장치를 상세하게 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 유수 분리장치는
코크스 오븐로(미 도시됨)로부터 가스 공급관(24)을 통해 제1분리장치(10)에 이송되는 가스에 함유된 불순물을 제1분리장치(10)의 내부에 형성되는 와류로 인해 선회되는 가스로부터 1차 분리하고, 제1분리장치(10)를 통과하는 가스에 함유된 불순물을 2차 분리하기 위한 유수 분리장치에 있어서:
제1분리장치(10)를 통과하는 가스로부터 불순물(일 예로서, 오일 미스트, 수분, 타르 등을 말함)을 2차 분리하기 위한 제2분리장치(11)는
제1분리장치(10)를 통과하여 가스로부터 불순물이 1차 분리된 가스가 유입되는 하우징(12);
하우징(12)의 내부 일측에 설치되고, 외부로부터 임의의 고전압이 공급되는 방전극지지틀이 일측에 고정되는 애자(13)(insulator);
전단부가 막힌 콘 형상(개구부로부터 멀어지는 쪽으로 직경이 점차 작아지게 형성됨)으로 형성되어 하우징(12) 내부에 회전가능하게 설치되고, 애자(13)의 방전극지지틀(13a)을 거쳐 고전압이 공급되는 방전극(discharge electrode)(14)이 내부 중앙에 수용되며, 방전극(14)에 고전압이 인가시 코로나(corona) 방전으로 인해 가스에 함유되는 불순물(타르 입자 등을 말함)을 내측면에 포집하게 되고(내측면이 집진판(collecting electrode)의 역할을 하게 됨), 구동모터(18)의 풀리에 연결되는 체인(19)(또는 벨트를 말함)을 통해 전달되는 동력에 의해 회전시 원심력에 의해 가스로부터 불순물을 분리시키되, 분리된 불순물은 경사면을 따라 개구부로 이동시키고 여과된 공기를 원통부(20c)(다공판으로 이루어짐)의 임의구간에 걸쳐 천공된 관통공(20a)을 통해 원주방향 외측으로 배출시킬 수 있도록 전단부가 막힌 콘 형상의 다공판으로 이루어지는 불순물 분리기(20);
하우징(12)의 배출구(21)에 연결되고, 제2분리장치(11)를 통과하는 여과(정화)된 공기를 외부로 배출하기 위한 배출관(22);을 구비할 수 있다.
유수 분리장치는, 애자(13)와 불순물 분리기(20) 사이에 위치하여 불순물 분리기(20)의 개구부에 이격되게 설치되고, 하우징(12)에 유입되는 가스를 불순물 분리기(20)의 개구부에 임의의 압력으로 공급하기 위한 가이더(17);를 구비할 수 있다.
유수 분리장치는, 불순물 분리기(20)에 고착된 불순물을 마찰에 의해 분리시킴에 따라 불순물 분리기(20)를 재생시키도록 불순물 분리기(19)의 내측면에 대해 임의간격으로 이격되어 설치되는 스크레이퍼(23)(scraper);를 구비할 수 있다.
유수 분리장치는, 제1분리장치(10) 및 제2분리장치(11)의 가동이 일시적으로 정지되는 경우, 가스 공급관(24)을 통해 이송되는 가스를 제1분리장치(10)로 통과시키지 않고, 제2분리장치(11)의 배출관(22) 출구측으로 곧바로 이송시키기 위한 바이패스 관(25);을 구비할 수 있다.
유수 분리장치는,
하우징(12)의 바닥면에 개폐가능하게 장착되는 드레인밸브(28);
드레인밸브(28)에 착탈가능하게 연결되는 배관을 통해 이음연결되고, 불순물 분리기(20)의 회전에 의해 가스로부터 분리되는 불순물(오일 미스트, 수분을 말함)이 불순물 분리기(20)의 경사면을 따라 개구부쪽으로 흘러 내리거나, 또는 하우징(12) 내부의 바닥면에 불순물이 잔류되는 경우, 하우징(12)으로부터 드레인밸브(28)를 통해 배출되는 불순물을 저장하기 위한 불순물 저장조(29);를 구비할 수 있다.
불순물 저장조(29)는 모아지는 불순물을 지정된 장소에 폐기처분할 경우 이동가능하게 바닥면에 캐스터(caster)(29a)가 장착될 수 있다.
불순물 분리기(20)는 스크레이퍼(23) 또는 불순물 분리기(20)의 내측면에 고착된 불순물을 고온의 스팀(일 예로서, 170℃ 정도의 스팀을 말함) 분사에 의해 녹여 탈리시킬 수 있도록 스크레이퍼(23) 또는 불순물 분리기(20)에 고온의 스팀을 공급하기 위한 스팀 분사구(30);를 구비할 수 있다.
전술한 구성에 따르면, 코크스 오븐로(미 도시됨)로부터 가스 공급관(24)을 통해 이송되는 가스가 제1분리장치(10) 내부에 이송됨에 따라 제1분리장치(10)에 내설된 블레이드(a)와 가스의 충돌에 의해 제1분리장치(10) 내부에 유입되는 가스에 와류를 생성하게 된다.
따라서, 제1분리장치(10) 내부에 생성되는 와류(swirl)에 의해 제1분리장치(10)에 이송된 가스가 소용돌이에 의해 선회되고, 유입구측에 설치된 스팀분사구(40) 및 배출구측에 설치된 스팀분사구(50)에 의해 외부로부터 공급되어 제1분리장치(10) 내부에 분사되는 스팀에 의해 가스에 함유된 불순물(오일 미스트, 수분 등을 말함)을 흡착시켜 1차로 분리하게 된다.
이때, 제1분리장치(10)에 유입되는 가스의 이송력에 의해 블레이드(a)를 회전시킴에 따라, 제1분리장치(10) 내에서 와류상태로서 선회되는 가스로부터 불순물을 분리시켜 제거하는 기술내용은, 당해분야에서 사용되는 것이므로 이들의 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
제1분리장치(10) 내에서 가스로부터 1차 분리된 불순물은 제1분리장치(10)의 배출구(10a)를 통해 배출된다. 즉 불순물은 배출구(10a)에 배관을 통해 연통되는 저장탱크(b)에 저장된 후 저장탱크(b)에 모아진 불순물은 지정된 장소에 폐기처분하게 된다. 이때 저장탱크(b)는 바닥면에 장착된 캐스터에 의해 임의장소로 용이하게 이동될 수 있다.
전술한 바와 같이 제1분리장치(10)에서 불순물이 1차 분리된 가스는 제1분리장치(10)와 제2분리장치(11)를 연통되도록 연결하는 연결관(c)을 통해 제2분리장치(11)의 하우징(12) 내부에 이송된다.
하우징(12)에 이송된 가스는 제2분리장치(11)에 의해 가스에 함유된 불순물을 2차로 분리시킬 수 있다. 즉 가스의 불순물을 하우징(12) 내부에 설치된 방전극(14)에 고전압이 인가될 경우 코로나 방전에 의해 불순물 분리기(20)의 내측면에 포집시킬 수 있고(불순물 분리기가 집진판 역할을 하게 됨), 이와 동시에 불순물 분리기(20)를 회전시킬 경우 원심력에 의해 가스로부터 분리되는 불순물을 원주방향 외측으로 배출시킬 수 있다.
이를 상세하게 설명하면, 외부로부터 고전압이 하우징(12) 내부에 설치된 애자(13)를 거쳐 방전극(14)에 인가될 수 있다. 즉 방전극(14)에 인가되는 고전압에 의한 코로나 방전으로 음이온이 다량으로 발생되므로 불순물 분리기(20)의 내측면에 가스 중의 타르 등의 불순물 입자가 포집될 수 있다.
이때, 고전압을 방전극(14)에 인가시킴에 따라 가스중의 불순물 입자를 불순물 분리기(20)의 내측면에 포집하여 제거하는 기술내용은 당해분야에서 사용되는 기술내용에 속하는 것이므로 이들의 구성 및 동작에 대한 상세한 설명은 생략한다.
한편, 하우징(12) 내부에 이송된 가스가 가이더(17)를 통과하여 전단부가 막힌 불순물 분리기(20)의 내부에 이송될 경우, 구동모터(18)의 구동에 의해 불순물 분리기(20)를 회전시킴에 따라, 원심력에 의해 불순물(오일미스트)이 분리된 공기가 다공판으로 형성된 불순물 분리기(20)의 관통공을 통과하여 원주방향 외측으로 배출된다(화살표에 의해 여과된 공기가 불순물 분리기(20)로부터 배출되는 방향을 표기됨).
이때, 가스로부터 분리된 오일 미스트 등의 불순물은 불순물 분리기(20)의 개구부를 향하여 하향 경사지게 형성된 경사면을 따라 개구부쪽으로 흘러내리게 된다(가스의 이송방향에 대해 반대 방향으로 흘러내리게 된다).
한편, 불순물 분리기(20)의 회전에 의한 원심력으로 가스로부터 분리되는 불순물이 불순물 분리기(20)의 내측면에 달라붙어 고착될 수 있다.
이때, 불순물 분리기(20)의 내측면으로부터 임의거리만큼 이격되도록 설치된 스크레이퍼(23)에 의해 불순물 분리기(20)의 내측면에 달라붙은 고착물을 마찰에 의해 제거시킴에 따라 불순물 분리기(20)를 재생시킬 수 있게 된다.
또한, 스팀 공급기(미 도시됨)로부터 고온의 스팀을 하우징(12) 내부에 설치된 스팀 분사노즐(30)를 통해 불순물 분리기(20)의 내측면과 스크레이퍼(23) 사이에 분사시킴에 따라, 스크레이퍼(23)에 의해 불순물 분리기(20)로부터 제거되지 않는 고착물을 녹여 탈리시킬 수 있게 된다.
전술한 바와 같이 가스로부터 분리되어 원주방향 외측으로 이동되어 불순물 분리기(20)의 경사면을 따라 개구부쪽으로 흘러내리는 불순물, 또는 하우징(12) 내부의 바닥면에 잔류되는 불순물은 하우징(12)의 바닥면에 장착된 드레인밸브(28)를 통해 하우징(12) 외부로 배출시킬 수 있다.
드레인밸브(28)를 통해 배출되는 불순물은 드레인밸브(28)에 착탈가능하게 이음연결된 배관을 통해 불순물 저장조(29)에 배출된다. 이로 인해 배관을 드레인밸브(28)로부터 분리시킨 후 불순물 저장조(29)를 바닥면에 장착된 캐스터(29a)에 의해 임의장소로 이동시켜 폐기처분할 수 있게 된다.
제1분리장치(10) 또는 제2분리장치(11)에 고장이 발생되는 경우 제1,2분리장치(10,11)를 정비함에 따라 제1,2분리장치(10,11)의 가동을 일시적으로 정지시킬 수 있다.
이때, 가스가 가스 공급관(24)을 통해 연속적으로 이송되는 작업환경일 경우에도, 제1분리장치(10)의 입구측에 설치된 밸브(V1)를 차단하고 제2분리장치(11)의 출구측에 설치된 밸브(V2)를 차단시킨 상태에서, 바이패스 관(25)의 입구측에 설치된 밸브(V3)를 개방시킴에 따라, 가스 공급관(24)을 통해 이송되는 COG를 제1,2분리장치(10,11)로 통과시키지 않고, 바이패스 관(25)을 통해 제2분리장치(11)의 배출관(22) 출구측으로 곧바로 이송시킬 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제1 분리장치(10) 또는/및 제2 분리장치(11)를 거치는 가스(gas)는, 예를 들어 "코크스 오븐 가스(COG, Coke Oven Gas)"일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 공급관(24)은, "COG 공급관"이라 칭할 수 있다.
여기에서, 전술한 본 명세서에서는 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 숙련된 당업자는 하기의 청구범위에 기재된 본 명세서의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 명세서의 내용을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 제1분리장치
11: 제2분리장치
12: 하우징
13: 애자
14: 방전극
15: 절연체
16: 전기집진부
17: 가이더
18: 구동모터
19: 체인
20: 불순물 분리기
21: 배출구
22: 배출관
23: 스크레이퍼
24: 가스 공급관
25: 바이패스 관
28: 드레인밸브
29: 불순물 저장조
30: 스팀 분사구

Claims (6)

  1. 가스 공급관으로부터 제1분리장치에 이송되는 가스에 함유된 불순물을 상기 제1분리장치의 내부에 형성되는 와류로 인해 1차 분리하고, 상기 제1분리장치를 통과하는 가스에 함유된 불순물을 2차 분리하기 위한 유수 분리장치에 있어서:
    상기 제1분리장치를 통과하는 가스로부터 불순물을 2차 분리하기 위한 제2분리장치는,
    상기 제1분리장치를 통과하여 불순물이 1차 분리된 가스가 유입되는 하우징;
    상기 하우징의 내부 일측에 설치되고, 외부로부터 임의의 고전압이 공급되는 방전극지지틀이 일측에 고정되는 애자;
    내부 중앙에 수용되고 상기 애자의 방전극지지틀을 거쳐 고전압이 공급되는 방전극과, 상기 하우징 내부에 회전가능하게 설치되고, 상기 방전극으로부터의 방전에 의해 상기 가스에 함유되는 불순물을 내측면에 포집하게 되고, 회전시 원심력에 의해 가스로부터 불순물을 분리시키되 분리된 불순물은 경사면을 따라 개구부로 이동시키고 여과된 공기를 관통공을 통해 원주방향 외측으로 배출시키킬 수 있도록 전단부가 막힌 콘 형상의 다공판으로 이루어지는 불순물 분리기;
    상기 하우징의 배출구에 연결되고, 상기 제2분리장치를 통과하는 여과된 공기를 외부로 배출하기 위한 배출관;을 구비하여 이루어지고,
    상기 제1분리장치 및 제2분리장치의 가동이 일시적으로 정지되는 경우, 상기 가스 공급관을 통해 이송되는 가스를 상기 제1분리장치로 이송시키지 않고 상기 제2분리장치의 배출관 출구측으로 곧바로 이송시키기 위한 바이패스 관;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유수 분리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 애자와 불순물 분리기 사이에 위치하여 상기 불순물 분리기의 개구부에 이격되게 설치되고, 상기 하우징에 유입되는 가스를 상기 불순물 분리기의 개구부에 임의의 압력으로 공급하기 위한 가이더;를 구비하는 것을 특징으로 하는,
    유수 분리장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 불순물 분리기에 고착된 불순물을 마찰에 의해 분리시켜 재생시키도록 상기 불순물 분리기의 내측면에 대해 임의간격으로 이격되어 설치되는 스크레이퍼;를 구비하는 것을 특징으로 하는,
    유수 분리장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1분리장치 및 제2분리장치의 가동이 일시적으로 정지되는 경우, 상기 가스 공급관을 통해 이송되는 가스를 상기 제1분리장치로 이송시키지 않고 상기 제2분리장치의 배출관 출구측으로 곧바로 이송시키기 위한 바이패스 관;을 구비하는 것을 특징으로 하는,
    유수 분리장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하우징의 바닥면에 장착된 드레인밸브;
    상기 드레인밸브에 착탈가능하게 연결되는 배관을 통해 이음연결되고, 상기 불순물 분리기의 회전에 의해 가스로부터 분리되는 불순물이 상기 불순물 분리기의 경사면을 따라 개구부쪽으로 흘러 내리거나, 또는 상기 하우징 내부의 바닥면에 불순물이 잔류되는 경우, 상기 하우징으로부터 상기 드레인밸브를 통해 배출되는 불순물을 저장하기 위한 불순물 저장조;를 구비하는 것을 특징으로 하는,
    유수 분리장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 불순물 분리기는
    상기 스크레이퍼 또는 불순물 분리기의 내측면에 고착된 불순물을 고온의 스팀 분사에 의해 녹여 탈리시킬 수 있도록 상기 스크레이퍼 또는 불순물 분리기에 고온의 스팀을 공급하기 위한 스팀 분사구;를 구비하는 것을 특징으로 하는,
    유수 분리장치.
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