KR20190080601A - Electrolyte Dual Cooling System for High-capacity Electrolyzer - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 브라운가스를 대량생산하는 대용량 전해조용 복합방식 전해액냉각시스템에 관한 것으로서, 최근 대형화되고 대용량화된 워터에너지플랜트(일명 브라운가스플랜트)의 전해조에서 다량 발생하는 열을 처리하기 위한 방법으로 스테인리스 주름관 공랭식 냉각기와 함께 냉동방식 냉각기를 복합적으로 구성하여 방열을 효과적으로 처리함으로써 워터에너지플랜트를 24시간 연속 가동하여도 문제가 없는 복합방식의 새로운 전해액 냉각시스템을 제공하기 위한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a hybrid type electrolytic solution cooling system for mass production of large-capacity electrolytic cells that mass-produce brown gas, and a method for treating a large amount of heat generated in an electrolytic bath of a water energy plant (aka Brown gas plant) The present invention is intended to provide a new hybrid type electrolytic solution cooling system which is free from problems even when the water energy plant is continuously operated for 24 hours by efficiently processing the heat dissipation by composing the cooling type cooler together with the air cooling type cooler.
좀 더 구체적으로, 본 발명은 (+)극판과 (-)극판으로 생성된 전극유니트가 내설된 전해조에서 승온된 전해액을 순환펌프에 의해 순환시켜 열교환하는 냉각시스템에 있어서 스테인리스 주름관을 이용한 공랭식 냉각기에 의해 1차 냉각시키고 아울러 전해조의 바로 밑에 전해액 열교환실을 구성하여 열교환실 내부에 설치한 스테인리스 주름냉각관 코일에 냉각수 라인을 연결한 냉동방식 냉각기를 이용하여 2차로 냉각시키는 방식으로 스테인리스 주름관 공랭식 냉각시스템과 냉동방식 냉각시스템을 복합적으로 구성한 것이다.More particularly, the present invention relates to a cooling system for circulating an electrolytic solution heated in an electrolytic bath in which an electrode unit formed of a positive electrode plate and a negative electrode plate is circulated by a circulation pump, And the electrolytic solution heat exchange chamber is formed just below the electrolytic cell. The stainless steel corrugated tube cooling system installed in the heat exchange chamber is connected to a cooling water line. And a refrigeration system cooling system.
따라서 본 발명의 전해액 냉각 사이클은 전해조의 전해액이 전해액 순환펌프에 의해 스테인리스 주름관 공랭식 냉각기를 통과하면서 1차 냉각되고 1차 냉각된 전해액이 전해조 밑에 구성한 전해액 열교환실을 통과하면서 냉동방식 냉각기에 의해 2차 냉각되어 다시 상기 전해조로 투입되는 사이클을 반복한다. Therefore, in the electrolytic solution cooling cycle of the present invention, the electrolytic solution of the electrolytic bath is first cooled while passing through the electrolytic solution circulating cooler of the electrolytic solution circulating pipe, and the electrolytic solution which has been cooled first passes through the electrolytic solution heat exchange chamber formed under the electrolytic bath, Cooled and then introduced into the electrolytic bath again.
상기 냉동방식 냉각기는 몸체 내부에 물냉각기와 냉각수 순환펌프가 내설되어 있으며 물냉각기에서 냉각된 냉각수는 냉각수 순환펌프에 의해 몸체 외부에 설치된 전해액 열교환실의 스테인리스 주름냉각관 코일로 공급된다. 본 발명의 전해액 열교환실에 충전된 온도 상승한 전해액과 냉각수와의 열교환을 위해 스테인리스 주름냉각관 코일을 설치한 것이 특징이다.In the freezing type cooler, a water cooler and a cooling water circulating pump are installed inside the body, and the cooling water cooled by the water cooler is supplied to the stainless steel wrinkle cooling tube coil of the electrolytic solution heat exchange chamber provided outside the body by the cooling water circulating pump. The present invention is characterized in that a stainless steel wrinkle cooling tube coil is provided for heat exchange between the electrolytic solution charged in the electrolytic solution heat exchange chamber of the present invention and the cooling water.
워터에너지플랜트는 물을 전기분해하여 나오는 브라운가스를 산업현장의 보일러, 가열로, 용융로 등의 연소설비에 24시간 365일 안정적으로 공급할 수 있는 대용량의 브라운가스 공급설비를 말한다. 물의 에너지화는 워터에너지플랜트에서 브라운가스를 대량으로 생산하고 그 브라운가스를 태우는 보일러, 가열로, 용융소각로 등에서 발열시켜 열에너지화하도록 구성한 WE시스템에 의해 이루어진다. The water energy plant is a large-capacity brown gas supply facility capable of reliably supplying brown gas from water electrolysis to combustion facilities such as boilers, heating furnaces, and melting furnaces at industrial sites 24 hours a day, 365 days a year. The energy of water is made by the WE system, which is made up of a large amount of brown gas in a water energy plant and heat energy in the boiler, the furnace, and the incinerator burning the brown gas.
WE시스템(WATER ENERGY SYSTEM)이란 워터에너지플랜트에서 고도의 전기분해 기술에 의해 물(2H2O)을 브라운가스(2H2+O2)로 변환시킨 후 워터에너지 발열설비(보일러, 가열로, 용융소각로 등)에서 워터에너지 발열기술에 의해 브라운가스(물)를 발열시켜 열에너지로 만들어내는 물의 에너지화 시스템을 말한다. WE시스템은 물을 그냥 태우는 것이 아니라 물을 타게끔 만들어 태우는 것이며 이렇게 WE시스템에서 만들어지는 열에너지를 워터에너지라 한다. WE (WATER ENERGY SYSTEM) is a water energy plant that transforms water (2H2O) into brown gas (2H2 + O2) by high-level electrolysis technology and then converts it into water Water Energy It refers to water energy system that generates brown gas (water) by heat generation technology and generates heat energy. The WE system is not just burning water, but burning it to burn water. The heat energy generated by the WE system is called water energy.
최근 워터에너지플랜트가 더욱 더 대용량화 됨에 따라 전해조에서 발생하는 열 또한 그만큼 더 발생하게 되므로 전해액 냉각문제를 해결해야 한다. 또 24시간 연속 운전하는 설비(예: 가스엔진 발전기)에 브라운가스를 공급해야 할 경우, 워터에너지플랜트 또한 24시간 연속 운전하여야 하므로 전해액의 온도가 적정 온도 이상으로 올라가지 않도록 냉각문제를 해결해야 한다. 따라서 본 발명은 대형화되고 대용량화된 워터에너지플랜트의 전해조에서 다량 발생하는 열을 가장 경제적이고 효과적으로 처리할 수 있는 복합 냉각시스템을 제공하기 위한 것이다. As the water energy plant becomes more and more large in recent years, the heat generated in the electrolytic cell also becomes more so, and therefore, the problem of electrolytic solution cooling must be solved. In addition, if brown gas is to be supplied to equipment that operates continuously for 24 hours (for example, a gas engine generator), the water energy plant also has to operate continuously for 24 hours, so the cooling problem must be solved so that the temperature of the electrolyte does not rise above the proper temperature. Accordingly, the present invention is to provide a composite cooling system capable of most economically and efficiently treating heat generated in a large amount in an electrolytic cell of a large-sized and large-capacity water energy plant.
현재 사용하고 있는 워터에너지플랜트의 전해액 냉각기로는 본 출원인이 선출원하여 등록한 발명의 명칭: 전해액 자동온도조절 냉각장치(특허번호 제0630803호)가 있고 또 발명의 명칭 브라운가스플랜트용 전해액 냉각기(특허번호 제1388307호)가 있다. 상기 전해액 자동온도조절 냉각장치를 인용특허(1)이라 칭하고 브라운가스플랜트용 전해액 냉각기를 인용특허(2)라 칭하여 인용특허(1)과 (2)의 장단점을 비교 하면서 장점만을 골라 본 발명에 응용하고자 한다.The electrolytic solution cooler of the water energy plant currently in use includes the name of the invention: the automatic temperature control cooling device for electrolytic solution (patent number 0630803) and the electrolytic solution cooler for the brown gas plant No. 1388307). The electrolytic solution automatic temperature control cooling device is referred to as a patent (1) and the electrolytic solution cooler for a brown gas plant is referred to as a patent (2), and the advantages and disadvantages of patent cited patents (1) and (2) I want to.
인용특허(1)은 [요약]에 기술하기를The citation patent (1) is described in [Summary]
『본 발명은 전해조 대용량화에 따른 전해액 냉각문제를 해결하기 위한 전해액 자동온도조절 냉각장치에 관한 것이다. 본 발명의 전체적인 구성은 판형 열교환기를 냉각기로 사용하여 전해조와 연결구성한 후, 전해액 순환펌프에 의해 전해액이 판형 열교환기를 통과하여 순환하도록 구성하고 또한 상기 판형 열교환기를 증발기로 사용함과 아울러 압축기, 응축기및 팽창밸브로 이루어진 냉매순환방식의 냉동기 사이클에 의해 냉각효과를 높이도록 일체로 구성한 것이다.&Quot; The present invention relates to an apparatus for automatically controlling the temperature of an electrolytic solution for solving the problem of electrolytic solution cooling due to capacity increase of an electrolytic bath. The overall structure of the present invention is that the plate type heat exchanger is connected to the electrolytic cell by using a cooler and then the electrolytic solution is circulated through the plate type heat exchanger by the electrolytic solution circulating pump and the plate type heat exchanger is used as the evaporator, And a refrigerant circulation type refrigerator cycle comprising a valve for increasing the cooling effect.
이렇게 구성하여 전해액과 냉매는 판형 열교환기 내부에 형성되어 있는 전해액 흐름공간과 냉매흐름공간을 각각 통과하면서 열교환 프레이트를 사이에 두고 효율적으로 열교환을 하면서 전해액을 냉각하게 된다. 이 때 냉동기는 온도 콘트롤러에 의해 가동과 중단을 반복하면서 전해액의 온도를 셋팅치 범위 내의 일정온도로 자동 콘트롤하여 브라운가스가 안정적으로 발생되도록 하여 주므로 결과적으로 본 발명은 전해효율을 크게 향상시킨 것이다.』라고 기술하고 있고,In this configuration, the electrolyte and the coolant pass through the electrolyte flow space and the coolant flow space formed in the plate-type heat exchanger, respectively, while efficiently exchanging heat between the heat exchange plates to cool the electrolyte. In this case, the refrigerator is operated and stopped repeatedly by the temperature controller, and the temperature of the electrolyte is automatically controlled to a predetermined temperature within the set value range, so that the brown gas is stably generated. As a result, the present invention greatly improves the electrolysis efficiency. &Quot; and "
또한 인용특허(1)의 [청구항 2.]를 보면Also, see [Claim 2] of the cited patent (1)
『상기 1항에 있어서, 판형 열교환기는 부식방지를 위한 스테인레스 재질의 열교환 프레이트를 파형으로 형성하고 상기 열교환 프레이트를 사이에 두고 전해액 흐름공간과 냉매흐름공간이 다수 형성되도록 다수개의 열교환 플레이트를 반복하여 교대로 배치하여 그 사이사이에 수밀용 가스켓트를 끼워넣어 텐숀 볼트 낫트로 체결하여 조립구성한 것을 특징으로 하는 전해액 자동온도조절장치.』라고 청구하고 있다. The plate heat exchanger of claim 1, wherein the plate heat exchanger is formed of a stainless steel heat exchange plate in a corrugated shape, and a plurality of heat exchange plates are alternately repeatedly formed so as to form a large number of electrolyte flow spaces and coolant flow spaces with the heat exchange plates interposed therebetween , And a watertight gasket is interposed therebetween, and the gasket is tightened with a tension bolt nut to form an assembly. &Quot;
인용특허(2)는 [요약]에 기술하기를The citation patent (2) is described in [Summary]
『본 발명은 브라운가스플랜트용 전해액 냉각기에 관한 것으로서, 브라운가스발생기의 대용량화에 따른 전해액 냉각문제를 해결하기 위한 방법으로 현재는 브라운가스플랜트에 냉동방식인 전해액 자동온도조절 냉각장치를 사용하고 있으나 가격이 고가인 점을 고려하여 좀 더 저렴하고 간단한 방법이면서도 냉동방식의 냉각기를 대신할 수있는 새로운 공랭식 냉각기를 제안한 것이다.The present invention relates to an electrolytic solution cooler for a brown gas plant, which is a method for solving the problem of electrolytic solution cooling due to a large capacity of a brown gas generator. Currently, a brown gas plant uses a refrigeration type electrolytic automatic temperature control cooling device, In consideration of this high price, it is a more inexpensive and simple way to propose a new air cooling type cooler which can replace a freezing type cooler.
본 발명의 브라운가스플랜트용 전해액 냉각기는 냉각관 전체를 스테인리스 주름관만을 사용하여 만든 것이 특징이다. 따라서 강알칼리성인 전해액에 의한 부식문제를 해결할 수 있고 냉각관이 주름관 형태이므로 전열면적이 넓어 방열효과가 큰 것이 장점이고 또한 주름관을 자유자재로 구부릴 수 있기 때문에 여러 가지 형태의 냉각기를 만들 수 있는 것이 장점이다.The electrolytic solution cooler for the brown gas plant of the present invention is characterized in that the entire cooling pipe is made of only a stainless steel corrugated pipe. Therefore, it is possible to solve the corrosion problem caused by the strong alkaline electrolyte, and it is advantageous that the cooling pipe has the corrugated tube shape and thus the heat transfer area is wide and the heat radiation effect is large. Moreover, since the corrugated pipe can bend freely, to be.
예를 들어 스테인리스 주름관으로 4각 패널형태의 냉각기를 만들어 브라운가스플랜트 본체의 외벽에 설치하고 본체 상면에 배풍기를 설치하면 브라운가스플랜트와 일체형 공랭식 냉각기가 되므로 제품이 소형화되면서 콤팩트하고 미려한 상품을 만들 수 있다.』라고 기술하고 있다. For example, a quadrangular panel type cooler made of stainless steel corrugated pipe is installed on the outer wall of the brown gas plant main body. When the fan is installed on the upper surface of the main body, it becomes a brown gas plant and an integrated air cooling type cooler. . "
또한 인용특허(2)는 [과제의 해결 수단]에서 스테인리스 주름관의 우수성에 대해In addition, the patent cited (2) shows that the superiority of the stainless steel corrugated pipe
『상기 과제를 해결하기 위해선 우선 냉각기의 냉각관으로는 강알칼리성인 전해액에 부식되지 않는 스테인리스 재질이 필요하므로 본 발명은 그에 적합한 스테인리스 주름관을 냉각관으로 사용한다. 스테인리스 주름관이 전해액 냉각관으로 적합한 이유는 다음과 같다.&Quot; In order to solve the above problem, first, as a cooling pipe of a cooler, a stainless steel material which is not corroded in a strong alkaline electrolyte is required, the present invention uses a stainless steel corrugated pipe as a cooling pipe. The reason why the stainless steel corrugated pipe is suitable as the electrolytic solution cooling pipe is as follows.
1) 시공성 : 스테인리스 주름관은 공구 없이 자유자재로 구부릴 수 있어 어떠한 형태의 배관도 작업이 가능하다.1) Construction: Stainless steel corrugated pipe can bend freely without tools, so it can work any type of piping.
2) 무해성 : 스테인리스강은 이온용출이 되지 않으므로 중금속으로 인한 해가 전혀 없다.2) Non-harmful: Stainless steel does not lead to ion elution, so there is no harm from heavy metal.
3) 열효율성 : 스테인리스강은 산화스케일이 끼지 않으므로 열효율이 높다.3) Thermal efficiency: Stainless steel has high thermal efficiency because it does not contain oxide scale.
4) 전열면적 : 주름관을 형성하여 직관에 비해 전열면적이 두 배 정도 넓다.4) Heat transfer area: It forms a corrugated tube and its heat transfer area is twice as wide as that of straight pipe.
5) 전열성 : 스테인리스 주름관은 두께가 0.25mm에 불과하므로 직관에 비해 전열성이 높다.5) Electric heat: Stainless steel corrugated pipe has only 0.25mm in thickness, so it has higher heat resistance than straight pipe.
6) 내부식성 : 강알칼리성인 전해액에도 부식되지 않고 녹물이 발생하지 않는 청정배관재이다.6) Corrosion resistance: It is a clean piping material that does not corrode even strong alkaline electrolyte and does not generate rust.
7) 내열성 : 섭씨 200℃의 고온에서도 상온과 같은 특성을 유지 할 수 있는 내열성이 우수한 배관재이다.7) Heat resistance: It is a pipe material with excellent heat resistance that can maintain the same properties as room temperature even at a high temperature of 200 ° C.
8) 내압성 : 주름형상으로 열팽창시 관 자체의 흡수율이 높기 때문에 열팽창으로 인한 소재변형 및 파괴현상의 위험이 없다.8) Pressure-proof: Since it has a wrinkle-like shape and high absorption rate of the tube itself during thermal expansion, there is no risk of material deformation and destruction due to thermal expansion.
9) 안정성 : 진동에 의한 뒤틀림 또는 비틀림을 주름형상에 의해 충격을 흡수하기 때문에 안전하다.9) Stability: It is safe because it absorbs impact by warp shape due to twisting or twisting due to vibration.
10) 경제성 : 타 금속직관에 비해 작업시간 단축되므로 제품가격이 싸진다.10) Economical efficiency: Compared to other metal intuitions, the work time is shortened and the product price is low.
상기와 같이 본 발명의 스테인리스 주름관을 이용한 전해액 냉각기는 주름관을 자유자재로 구부릴 수 있기 때문에 여러 가지 형태의 냉각기를 만들 수 있는 것이 장점이다.』라고 기술하고 있다.As described above, since the electrolytic solution cooler using the stainless steel corrugated tube of the present invention can freely bend the corrugated tube, it is advantageous that various types of coolers can be formed.
이하, 상기 인용특허(1)과 (2)의 장단점을 살펴 보면서 본 발명이 무엇을 해결하려 하는지 설명한다.Hereinafter, the advantages and disadvantages of the patent cited patents (1) and (2) will be described, and what the present invention tries to solve will be described.
다시 말하면 상기 인용특허(1)은 부식방지를 위한 스테인레스 재질의 열교환 프레이트를 파형으로 형성한 판형 열교환기를 구성한 것이 특징이며 워터에너지플랜트의 전해액이 관로를 따라 냉동식 냉각기의 내부에 설치된 판형 열교환기를 통과하면서 냉각이 된 후 다시 전해조로 돌아오는 시스템이다. In other words, the patent cited patent (1) is characterized in that a plate type heat exchanger in which a heat exchange plate made of stainless steel is formed in a corrugated shape for corrosion prevention is constituted, and the electrolytic solution of a water energy plant passes through a plate heat exchanger And then returned to the electrolyzer after cooling.
인용특허(2)는 당시 브라운가스플랜트에 냉동방식인 전해액 자동온도조절 냉각장치를 사용하고 있으나 가격이 고가인 점을 고려하여 좀 더 저렴하고 간단한 방법이면서도 냉동방식의 냉각기를 대신할 수있는 새로운 공랭식 냉각기를 제안한 것으로 냉각관 전체를 스테인리스 주름관만을 사용하여 만든 것이 특징이다. 냉각관으로 스테인리스 주름관을 사용함으로써 강알칼리성인 전해액에 의한 부식 문제를 해결하였고 냉각관이 주름관 형태이므로 전열면적이 넓어 방열효과가 큰 것이 장점이다. The patented patent (2) uses a refrigerator type automatic temperature control cooling system in brown gas plant at the time, but considering the fact that the price is high, it is a cheaper and simpler method, and a new air cooling type Cooler, which is characterized in that the entire cooling pipe is made of stainless steel corrugated tubes only. By using stainless steel corrugated tube as a cooling tube, corrosion problem caused by strong alkaline electrolyte is solved, and since cooling tube is a corrugated tube type, it has a large heat transfer area because it has a large heat transfer area.
따라서 현재 워터에너지플랜트용 전해액 냉각기로 냉동방식의 냉각기 대신에 스테인리스 주름관을 이용한 공랭식 냉각기를 사용하고 있다. 그러나 이러한 장점에도 불구하고 공랭식 냉각기는 여름철 기온이 30℃ 이상 올라갈 경우 냉각효율이 떨어질 수밖에 없기 때문에 24시간 연속 돌릴 수 없다는 문제에 부딪힌다. 이 문제를 해결하기 위해 냉각관의 길이를 길게 설계할 수는 있으나 이렇게 되면 기계가 너무 커지는 문제가 있다. 따라서 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것이다. Therefore, an electrolytic solution cooler for a water energy plant is currently using an air cooling type cooling device using a stainless steel corrugated pipe instead of a cooling type cooling device. However, despite these advantages, air-cooled coolers suffer from the problem that they can not be turned on for 24 hours because the cooling efficiency is inevitably lowered when the summer temperature rises above 30 ° C. To solve this problem, it is possible to design the length of the cooling pipe to be long, but there is a problem that the machine becomes too large. Therefore, the present invention is intended to solve such a problem.
상기 인용특허(1)은 냉동방식 냉각기의 내부에 설치된 판형 열교환기에 전극유니트가 내설된 전해조와 배관으로 연결한 후, 냉각기의 내부에 설치된 순환펌프에 의해 전해액이 판형 열교환기를 통과하여 순환하도록 구성한 것이므로 일반 시중품을 그대로 쓰지 못하고 판형 열교환기를 별도로 주문해야 하는 문제가 있었다. In the cited patent (1), the electrolytic solution is circulated through the plate-type heat exchanger by the circulation pump installed inside the cooler after connecting the electrolytic bath with the electrode unit to the plate-type heat exchanger provided inside the freezing- There is a problem in that a plate type heat exchanger must be ordered separately without being able to use ordinary products.
상기 인용특허(2)의 스테인리스 주름관 공랭식 냉각기는 모든 공랭식 냉각기가 그러하듯이 여름철 기온이 30℃ 이상 올라갈 경우 냉각효율이 떨어질 수밖에 없기 때문에 워터에너지플랜트를 연속 가동하기 곤란하므로 24시간 연속가동이 꼭 필요한 연소장치가 있다면 그 연소장치의 연속 가동에 지장이 없도록 워터에너지플랜트의 냉각시스템을 보완할 필요가 있다.As in the case of all of the air-cooling type cooling apparatuses of the patent cited patent (2), the cooling efficiency is inevitably lowered when the temperature of the summer air temperature rises by more than 30 ° C., so it is difficult to continuously operate the water energy plant. It is necessary to supplement the cooling system of the water energy plant so that the continuous operation of the combustion apparatus is not hindered.
따라서 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 값싸고 좋은 전해액 냉각 방식 즉, 스테인리스 주름관을 이용한 공랭식 냉각시스템에 강제적으로 온도 싱승을 제어할 수 있는 냉동방식 냉각시스템을 복합적으로 구성함으로써 온도 상승하는 전해액의 방열을 보다 효과적으로 처리하여 상기 문제점을 해결하기 위한 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide an electrolytic solution cooling system using a stainless steel corrugated tube and a cooling system cooling system, The heat dissipation of the electrolytic solution is more effectively treated to solve the above problems.
본 발명의 냉동방식 냉각시스템을 스테인리스 주름관 공랭식 냉각시스템과 함께 복합적으로 구성하더라도 전해조 내부의 전해액 온도가 셋팅치 이상으로 올라갈 때만 냉동방식 냉각기가 작동하므로 냉동방식 냉각기의 용량을 크게 할 필요가 없고 또 가을 겨울 봄에는 거의 작동할 일이 없으므로 경제적으로 운전할 수 있는 것이 장점이다.Even if the refrigeration system cooling system of the present invention is combined with the stainless steel corrugated tube air cooling system, the refrigeration system cooler operates only when the temperature of the electrolytic solution in the electrolytic bath rises above the set value, In winter, there is almost no work to do, so it is advantageous to be able to drive economically.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은 인용특허(1)과 달리 판형 열교환기를 별도로 주문하지 않고 시중품 그대로 사용하는 방법으로 냉동방식 냉각기에서 나오는 냉각수와 전해조에서 승온된 전해액이 서로 열교환될 수 있도록 냉동방식 냉각기의 본체 외부에 별도로 전해액 열교환실을 구성하되 전해조 밑에 전해액 열교환실를 구성하여 냉동방식 냉각기의 물냉각기에서 냉각된 냉각수가 냉각수 순환펌프에 의해 전해액 열교환실에 내설한 스테인리스 주름관 코일을 순환하여 전해액과 열교환하도록 구성한다. In order to achieve the above object, the present invention is directed to a method of using a plate-type heat exchanger as it is, without being ordered separately, unlike the cited patent (1), in which the cooling water from the freezing-type cooler and the electrolytic solution heated in the electrolytic bath are heat- An electrolytic solution heat exchange chamber is formed outside the main body of the cooler, and an electrolytic solution heat exchange chamber is formed under the electrolytic bath, and the cooling water cooled in the water cooler of the freezing type cooler is circulated through the stainless steel corrugated pipe coil which is held in the electrolytic solution heat exchange chamber by the cooling water circulation pump, .
본 발명의 전해액 열교환실은 전해조 아래 부분에 방열공간을 사이에 두고 전해조에서 떨어지게 형성하여 전해조 내부의 승온된 전해액과 열교환실 내부의 냉각시킨 전해액을 서로 분리함으로써 전해조 하면과 하면에 형성한 방열판에서 외부로 방열하는 열이 열교환실로 전달되지 않도록 한다. 여기서 방열공간을 두는 것은 대용량 전해조는 전해조 하면이 상당히 넓기 때문에 하면에서 방열하는 방열량이 적지 않기 때문이다.The electrolytic solution heat exchange chamber of the present invention is formed in a lower portion of the electrolytic cell so as to be separated from the electrolytic bath with a heat dissipation space therebetween. The electrolytic solution in the electrolytic bath is separated from the cooled electrolytic solution in the heat exchange chamber, Ensure that heat is not transferred to the heat exchange chamber. The reason why the heat dissipation space is provided here is that the electrolytic bath of the large-capacity electrolytic bath is considerably wide, so the amount of heat dissipated from the lower surface is not so small.
본 발명의 전해액 열교환실은 냉각기에서 나오는 냉각수와 열교환할 수 있는 냉각관으로는 강알칼리성인 전해액에 부식되지 않는 스테인리스 재질이 필요하므로 그에 적합한 스테인리스 주름관을 냉각관으로 사용한다. 스테인리스 주름관이 전해액 냉각관으로 적합한 이유는 상기 인용특허(2)를 인용하여 설명한 바와 같다.In the electrolytic solution heat exchange chamber of the present invention, a stainless steel material which does not corrode a strong alkaline electrolyte is required as a cooling pipe capable of heat exchange with cooling water coming out of a cooler, so a stainless steel corrugated pipe suitable for the cooling pipe is used. The reason why the stainless steel corrugated tube is suitable as the electrolytic solution cooling tube is as described with reference to the above cited patent (2).
본 발명의 전해액 열교환실은 직육면체로 형성하되 상면의 일측에 전해액이 들어오는 입구관을 전해조 수위 보다 높게 수직으로 설치하고 반대편 상면에 출구관을 설치한다. 상기 출구관을 전해조 내부에 내설된 전극유니트의 전해액 공급관에 연결하여 냉각된 전해액이 직접 전극유니트로 공급되도록 한다. 따라서 열교환실의 전해액 출구관은 전극유니트의 전해액 입구관이 되는 것이며 만약 전극유니트가 2개 이상이라면 전극유니트의 전해액 입구관도 2개 이상이 된다. The electrolytic solution heat exchange chamber of the present invention is formed in a rectangular parallelepiped shape, and an inlet pipe through which electrolytic solution flows into one side of the upper surface is installed vertically higher than the electrolytic bath water level, and an outlet pipe is provided on the opposite upper surface. The outlet pipe is connected to an electrolyte supply pipe of an electrode unit disposed inside the electrolytic cell so that the cooled electrolytic solution is directly supplied to the electrode unit. Therefore, the electrolyte outlet pipe of the heat exchange chamber is the electrolyte inlet pipe of the electrode unit. If the number of the electrode unit is two or more, the number of the electrolyte inlet pipe of the electrode unit becomes two or more.
또한 직육면체로 형성된 전해액 열교환실의 일측면에 플랜지를 형성하고 플랜지와 조립되는 브라인드 플랜지에 냉각수 입출입구를 형성한다. 브라인드 플랜지 내측의 냉각수 입출입구에 스테인리스 주름관을 이용한 냉각관 코일을 설치하고 외측의 입출입구에 냉동방식 냉각기의 냉각수 라인을 연결하여 냉각수가 스테인리스 주름관 코일을 순환하여 전해액과 열교환하도록 구성한다. Further, a flange is formed on one side of the electrolyte heat exchange chamber formed in a rectangular parallelepiped, and a cooling water inlet / outlet is formed in a blind flange to be assembled with the flange. A cooling tube coil using a stainless steel corrugated tube is installed at the cooling water inlet and outlet of the inside of the blind flange and a cooling water line of the cooling system cooler is connected to the outside inlet and outlet so that the cooling water is circulated through the stainless steel corrugated tube coil to exchange heat with the electrolytic solution.
상기 스테인리스 주름관 코일은 바깥쪽에서 안으로 돌아드는 나선형으로 설치하되 평면을 이루도록 형성하고 바깥쪽 끝이 브라인드 플랜지에 형성된 냉각수 입구에 연결하며 다른쪽 끝은 브라인드 플랜지에 형성된 냉각수 출구에 연결한다. 상기 평면을 이루도록 형성한 스테인리스 주름관 코일은 전해액 열교환실의 상부쪽에 설치하여 열교환이 원활하도록 한다. The stainless steel corrugated tube coils are arranged in a helical shape that turns inward from the outside but are formed to be flat and connected at the outside end to the cooling water inlet formed in the blind flange and at the other end to the cooling water outlet formed in the blind flange. The stainless steel corrugated pipe coil formed to have the above plane is installed on the upper side of the electrolytic solution heat exchange chamber to facilitate heat exchange.
본 발명의 전해액 열교환실은 전해조의 바로 밑에 형성하되 전해조와 전해액 열교환실 사이에 방열 공간을 형성하여 전해조 하면과 전해액 열교환실 상면이 붙어 있지 않도록 구성하여 전해조 하면에서 방열하는 열이 전해액 열교환실로 전달되지 못하도록 구성하고 또한 전해액 열교환실의 수면이 전해조 수면과 일치하도록 구성한 것이 특징이다. The electrolytic solution heat exchange chamber of the present invention is formed directly below the electrolytic bath, and a heat dissipation space is formed between the electrolytic bath and the electrolytic solution heat exchange chamber so that the upper surface of the electrolytic bath and the upper surface of the electrolytic solution heat exchange chamber are not attached. And the water surface of the electrolytic solution heat exchange chamber coincides with the water surface of the electrolytic bath.
본 발명은 스테인리스 주름관 공랭식 냉각시스템과 함께 전해액 열교환실을 구성한 냉동방식 냉각시스템을 복합적으로 구성하여 워터에너지플랜트를 24시간 연속 운전하는 가스엔진 발전기 등에도 사용할 수 있고 여름철 기온이 30℃ 이상 올라갈 경우에도 문제 없이 사용할 수 있게 함으로써 대용량 전해조의 전해액 냉각문제를 완벽하게 해결하였다. The present invention can also be used in a gas engine generator or the like that operates a water energy plant for 24 hours continuously by composing a refrigeration system cooling system constituting an electrolytic solution heat exchange chamber together with a stainless steel corrugated tube air cooling system, The problem of electrolytic solution cooling in a large capacity electrolytic cell was completely solved by making it possible to use without problems.
또한 전해조 내부의 전해액 온도가 셋팅치 이상으로 올라갈 때만 냉동방식 냉각기가 작동하므로 냉동방식 냉각기의 용량을 크게 할 필요가 없는 것이 장점이다. 또 가스엔진 발전기 등과 달리 24시간 운전이 필요 없는 일반용도로는 여름철 이외에는 거의 작동할 일이 없으므로 경제적으로 운전할 수 있는 효과도 얻었다. Also, it is advantageous that the capacity of the freezing type cooler need not be increased because the freezing type cooler operates only when the temperature of the electrolyte in the electrolytic cell rises above the set value. In addition, unlike gas engine generators, general-purpose roads that do not require 24-hour operation have almost no operation other than in summer, so they can be economically operated.
특히 강알칼리성인 전해액에 부식되지 않는 냉각기를 시중에서 구하기 어렵다는 점을 감안하여 볼 때 본 발명의 전해액 열교환실은 시중에서 구입하는 냉동방식 냉각기에 내설된 물냉각기를 전해액 냉각기로 교체하지 않고 그대로 사용할 수 있게 해 주었다는 점에서 아주 유용한 발명이 아닐 수 없다.In particular, considering that it is difficult to obtain a cooler that does not corrode a strong alkaline electrolyte, it is possible to use the water cooler installed in a commercially available freezer cooler without replacing it with an electrolyte cooler It is a very useful invention in that it gave it.
도1은 본 발명의 전해액 계통도 및 냉각수 계통도
도2는 본 발명의 전해액 열교환실을 형성한 전해조의 횡단면도
도3은 도2의 A-A 단면도
도4는 본 발명의 전해액 열교환실내 설치되는 스테인리스 주름냉각관 코일의 배열 형상을 보여주기 위한 평면도BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig.
2 is a cross-sectional view of an electrolytic cell in which an electrolytic solution heat exchange chamber of the present invention is formed;
3 is a cross-sectional view taken along the line AA in Fig.
4 is a plan view showing an arrangement shape of a stainless steel corrugated cooling pipe coil installed in the electrolytic solution heat exchange chamber of the present invention
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 대용량 전해조용 복합방식 전해액냉각시스템에 대하여 첨부 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a hybrid type electrolytic solution cooling system for a large capacity electrolytic cell according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도1 내지 도4에 도시한 바와 같이 본 발명의 전체적인 구성은 전해조(100)의 전극유니트(110)에서 승온된 전해액이 전해액 순환펌프(140)에 의해 스테인리스 주름관 공랭식 냉각기(200)를 통과하면서 1차 냉각되고 상기 스테인리스 주름관 공랭식 냉각기(200)에서 1차 냉각된 전해액이 전해조(100) 밑에 구성한 전해액 열교환실(120)을 통과하면서 냉동방식 냉각기(300)에 의해 2차 냉각되어 다시 상기 전해조(100)의 전극유니트(110)의 내부로 투입되는 사이클을 반복하도록 구성한 것이다. 1 to 4, the overall structure of the present invention is such that the electrolytic solution heated in the
도2와 도3에 도시한 바와 같이 본 발명의 전해조(100)는 상판(100a)과 측판(100b)과 격판(100c)과 하판(100d)으로 형성하고 하판(100d)에 방열판(100e)을 형성한 것으로 상기 격판(100c)을 사이에 두고 일정 개수의 전극유니트룸이 형성되도록 밀폐공간을 만들어 내부에 전극유니트(110)를 구성한 것이다. 2 and 3, the
본 발명의 전해액 열교환실(120)은 전해조(100) 아래 부분에 방열공간(A)을 사이에 두고 전해조(100)에서 떨어지게 형성하여 전해조 내부의 승온된 전해액과 열교환실(120) 내부의 냉각시킨 전해액이 서로 섞이지 않도록 형성하여 전해조(100) 하판(100d)에서 외부로 방열하는 열이 열교환실(120)로 전달되지 않도록 구성한 것이다. The electrolytic solution
본 발명의 전해액 열교환실(120)은 직육면체로 형성하되 상면의 일측에 스테인리스 주름관 공랭식 냉각기(200)로부터 전해액이 들어오는 전해액 인입관(121)을 전해조(100) 수위 보다 높게 수직으로 형성하고 반대편 상면에 전해액 출구관(122)을 형성한 것이다. 상기 전해액 출구관(122)은 전해조(100) 내부에 내설된 전극유니트(110)의 전해액 공급관(110a)에 연결하여 냉각된 전해액이 직접 전극유니트(110) 내부로 공급되도록 구성한 것이다. The electrolytic solution
또한 직육면체로 형성된 전해액 열교환실(120)의 일측면에 플랜지를 형성하고 플랜지와 조립되는 브라인드 플랜지(123)에 냉각수 입출입구(130a, 130b)를 형성한다. 상기 냉각수 입출입구(130a, 130b)의 내측에 연결되는 스테인리스 주름냉각관 코일(130)을 설치하고 상기 냉각수 입출입구(130a, 130b)의 외측에 냉동방식 냉각기(300)의 냉각수 라인을 연결한 것이다. Further, a flange is formed on one side of the electrolyte
따라서 냉동방식 냉각기(300)의 물냉각기(310)에서 냉각된 냉각수가 냉각수 순환펌프(320)에 의해 스테인리스 주름냉각관 코일(130)을 순환하면서 전해액 열교환실(120) 내부에 충전된 전해액과 열교환하도록 구성한 것이다. The cooling water cooled in the
도4에 도시한 바와 같이 본 발명의 스테인리스 주름관 코일(130)은 바깥쪽에서 안으로 돌아드는 나선형으로 설치하되 평면을 이루도록 형성하고 바깥쪽 끝을 브라인드 플랜지(123)에 형성된 냉각수 입구(130a)에 연결하며 다른쪽 끝은 냉각수 출구(130b)에 연결한 것이다. 상기 평면을 이루도록 형성한 스테인리스 주름관 코일(130)은 전해액 열교환실(120)의 상부쪽에 설치하여 열교환이 원활하도록 구성한 것이다. As shown in FIG. 4, the stainless steel corrugated
본 발명의 권리범위는 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며 허여된 특허청구 범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 변형할 수 있는 범위까지 본 발명의 청구 범위 내에 있다는 것이 이해될 것이다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but may be embodied in various forms of embodiments within the scope of the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims.
100 : 전해조
110 : 전극유니트
120 : 전해액 열교환실
121 : 전해액 입구관
122 : 전해액 출구관
123 : 브라인드 플랜지
130 : 스테인리스 주름냉각관 코일
140 : 전해액 순환펌프
200: 스테인리스 주름관 공랭식 냉각기
300 : 냉동방식 냉각기
310 : 물냉각기
320 : 냉각수 순환펌프
A : 방열공간100: electrolytic bath
110: electrode unit
120: electrolytic solution heat exchange chamber
121: Electrolyte inlet pipe
122: Electrolyte outlet pipe
123: Blind flange
130: Stainless steel corrugated cooling tube coil
140: Electrolyte Circulation Pump
200: Stainless steel corrugated tube air cooling cooler
300: Refrigeration type cooler
310: water cooler
320: Coolant circulation pump
A: Heat dissipation space
Claims (3)
A stainless steel corrugated pipe air-cooled cooler (200) for primarily cooling an electrolytic solution heated in an electrode unit (110) of an electrolytic bath (100) by an electrolytic circulation pump (140) in an electrolytic solution cooling system of a water energy plant producing a large amount of brown gas An electrolytic solution heat exchange chamber 120 formed below the electrolytic bath 100 for cooling the electrolytic solution primarily cooled in the stainless steel pneumatic tube air cooling and cooling system 200 with a heat dissipation space A interposed therebetween, And a cooling type cooler (300) for supplying cooling water to the stainless steel wrinkle cooling pipe coil (130) and heat exchanging the stainless wrinkle cooling pipe coil (130) placed in the chamber (120) Cooling system.
The electrolyte solution heat exchanger of claim 1, wherein the electrolyte solution heat exchange chamber (120) is formed in a rectangular parallelepiped shape, and has an electrolyte inlet pipe (121) through which electrolyte flows in one side of the upper face, and an electrolyte outlet pipe An electrolyte solution supply pipe 110a connected to the electrolyte solution outlet pipe 122 and the electrolyte solution outlet pipe 122 so that the cooled electrolyte solution is directly supplied into the electrode unit 110 installed in the electrolyzer 100, A stainless steel wrinkle cooling pipe coil 130 is connected to the inside of the inlet and outlet 130a and 130b and the cooling water inlets 130a and 130b formed in the blind flange 123 and the cooling water inlet 130a and 130b formed in the blind flange 123, The cooling water line of the cooling system cooler 300 is connected and the cooling water cooled by the water cooler 310 of the cooling system cooler 300 is circulated through the stainless steel corrugated cooling pipe coil 130 by the cooling water circulation pump 320 Exchanges heat with the electrolyte filled in the electrolyte heat exchange chamber (120).
The system according to claim 1, wherein the stainless steel corrugated pipe coil (130) is formed on the upper side of the electrolytic solution heat exchange chamber (120) so as to be flat in a helical shape turning from the outside to the inside.
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| CN111996569A (en) * | 2020-07-31 | 2020-11-27 | 常州费曼生物科技有限公司 | Reaction tank heat dissipation method in preparation process of anodized aluminum porous infusion filter membrane |
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