KR20200018766A - 백연방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 백연방지장치에 관한 것으로서, 한쪽끝단에 배가스입구(11)가 형성된 상단이동관(12)은 배가스입구(11)와 격리된 외기입구(14)를 지나 기입구(12)와 송풍기(15)를 통해서만 연결된 혼합챔버(13)에 타단이 형성되어 외기입구(12)를 지난 외기는 상단이동관(12)과 만나 배가스와 열교환이 이루어지며 열교환이 이루어진 배가스는 상단이동관(12)을 빠져나오고 외기는 송풍기(15)를 지나 혼합챔버(13)에서 섞이도록 한다.

Description

백연방지장치{DEVICE FOR PREVENTING WHITE PLUME}

본 발명은 백연방지장치에 관한 것이다.

본 발명은 백연방지장치에 관한 것이다. 고온의 습공기와 저온의 외기가 만날 때 습공기 내 일부 수증기가 좁은 지역에서 집중적으로 응축되어 구름처럼 보이는 현상을 백연이라고 한다. 공기가 함유할 수 있는 수분의 최대량은 공기의 온도에 따라 다른데 섭씨 68도의 포화습공기가 섭씨 25도의 대기 중으로 배출되면 습공기는 대기온도로 냉각되면서 함유할 수 있는 수분의 최대량이 줄어들게 되며 함유할 수 있는 양을 초과하는 수분은 응축되어 외부에서 보았을 때 공기 중에서 백연으로 보이게 된다.

백연이 된 응축 수분은 확산되면서 대기 중으로 증발되어 사라지지만 대기 습도에 따라 증발시간이 달라서 습도가 높은 날은 백연이 쉽게 사라지지 않는다.

종래에 백연을 제거하는 방법은 대기 중으로 배출되는 수증기의 절대량을 줄이는 방법이나 굴뚝 주변에서 상대습도를 떨어뜨려 응축을 지연시키는 방법이 사용되는데 전자의 방법은 대기 중에서 응축되어 백연이 되는 수분의 절대량을 미리 감소시켜 백연발생을 억제하는 것으로서 열교환을 통하여 배출되는 습공기의 온도를 낮춰 제습하는 것이며 후자의 방법은 고온 건조한 공기를 섞어 주거나 배가스를 직접 가열하여 상대습도를 낮추게 된다.

구체적으로 백연을 제거하는 방법은 재가열법, 수냉법, 공냉식방법으로 나뉘는데 재가열법은 연료를 연소시켜 배출단을 가열하는 방식으로 상대습도 저감효과가 뛰어나지만 연료비가 상승하며 연료의 종류에 따라 연소가스 자체가 수증기의 공급원이 되는 경우도 있다.

수냉법은 냉각관을 이용하여 열교환을 하거나 워터 스프레이를 사용하여 냉각하는 방식으로서 백연제거를 위한 방법 중에서 절대습도를 저감하는 접근방법이다. 소형으로 구성 가능하지만 사용한 냉각수를 다시 냉각시키는 쿨링타워가 필요해져 비경제적이며 수냉법 만으로는 백연을 전부 제거하는 것이 불가능하며 수냉 이후에 재가열을 하는 것이 필수적이다.

공랭식 방법은 대기 중의 공기와 열교환으로 배가스를 냉각하고 이 때 가열된 공기를 가열/건조에 재이용 하는데 열교환을 통해 1차적으로 배가스의 절대습도를 낮춘 다음 열교환 과정에서 데워진 고온 건조 공기를 열교환 후 배출되는 최종 배가스에 섞어주어 상대습도 저감효과를 추가한다. 백연제거에 효과적이면서 경제적이며 연료소모가 되지 않으며 쿨링타워가 필요없다

최초 도입단계에서 백연장지장치가 설치되지 않은 기존 배출설비에 백연방지장치를 설치하려면 추가 설치 비용이 많이 들어가게 되는 단점이 있다. 또한, 재가열법, 수랭식, 공랭식 만으로는 완벽한 백연제거가 어려운 단점도 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 단점을 극복하기 위하여 안출된 것으로서, 백연발생장치가 설치되지 않은 시설에도 쉽게 적용할 수 있으며 백연방지 효과가 높은 백연방지장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 백연방지장치를 제공하는데 한쪽끝단에 배가스입구(11)가 형성된 상단이동관(12)은 배가스입구(11)와 격리된 외기입구(14)를 지나 외기입구(14)와 송풍기(15)를 통해서만 연결된 혼합챔버(13)에 타단이 형성되어 외기입구(14)를 지난 외기는 상단이동관(12)과 만나 배가스와 열교환이 이루어지며 열교환이 이루어진 배가스는 상단이동관(12)을 빠져나오고 외기는 송풍기(15)를 지나 혼합챔버(13)에서 섞이도록 한다.

상기 외기입구(14)를 외기가 지나면서 외기는 온도가 높아지며 상단이동관(12)을 지나는 배가스는 냉각되어 절대습도가 감소한 습공기로 상대습도는 포화상태를 유지한다.

상기 혼합챔버에서 만나서 섞이는 배가스와 외기의 혼합개스는 온도-습공기량 곡선에서 백연발생한계선 밑에 위치하도록 온도가 조절될 수 있다.

상기 송풍기는 인입되는 외기의 양을 조절가능 하도록 할 수 있다.

상기 상단이동관(12)은 다수개로 이루어진 다발이 외기입구와 송풍기 사이에 위치하도록 할 수 있다.

상기한 바와 같은 발명에 의하여 많은 비용을 들이지 않도고 기존의 배출설비에 쉽게 적용이 가능한 백연발생방지장치를 제공하는 효과를 갖는다.

도1내지 도7은 본 발명에 따른 일실시예를 도시하는 도면

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 도1은 본 발명에서 사용하는 백연제거 방법을 간단하게 설명한 도면이다. 습공기(A)는 외기(a)과 열교환기에서 만나 각각 습공기(B)와 외기(b)가 되는데 습공기(A)는 고온 다습한 배가스 이며 습공기B 는 열교환기를 거치면서 냉각되어 절대습도가 감소한 습공기로 상대습도는 포화상태이며 외기a는 대기 중에 존재하는 외부공기이며 외기b는 열교환을 거쳐 고온 건조해진 외부공기이다.

열교환기를 거친 습공기(B)와 외기(b)는 굴뚝(혼합챔버)에서 만나 섞이게 되는데 고온건조한 공기(b)와 습공기(B)가 섞이면서 상대습도가 감소한 습공기C가 된다.

습공기(D)는 습공기C가 대기중으로 배출되어 외기와 직접 섞이면서 생성되는 것으로서 외기와 섞이는 과정에서 냉각될 때 백연이 발생하지 않도록 하는 것이 본 발명의 목적이다.

도2는 백연발생상황을 분석한 그래프를 도시하는데 배가스의 건구온도와 습구온도는 각각 섭씨 40도로서 외기온도 섭씨5도의 외기에 배출되는 것을 조건으로 하였다.

배가스가 배출되면 배가스의 상태가 외기에 접근하면서 배가스에 포함된 수분이 응결되어 공중에서 백연이 발생한다. 즉 섭씨 40도와 섭씨 5도의 공기 각각이 함유할 수 있는 수분량의 차이에 해당하는 만큼(파란색)만큼의 배가스 중의 수분이 응결되어 백연이 발생한다.

도3은 본 발명에 따른 장치에서 열교환기를 거친 후 배출되는 배가스의 상황을 도시한 것으로 습공기A와 외기 a의 열교환에 의하여 각각 그래프에서 습공기B와 외기b에 해당하는 위치로 ??기게 된다. 이후 습공기 C가 되기 위하여 습공기 B와 외기 b를 혼합하면 그래프상에서 노란점으로 이동하는데 노란점(c)이 해당온도에서 백연발생한계선 아래쪽으로 위치하게 되면 백연이 발생하지 않은 상태에서 배출된다.

그런데 종래에는 도3과 같은 작업을 하기 위하여 배가스가 발생하는 설비로부터 배가스를 가져와 백연방지장치로 공급하여야 하고 열교환된 외기와 배가스를 다시 굴뚝으로 보내기 위한 설비도 마련되어야 한다.

이를 위해서 기존에는 굴뚝/스크러버의 외부에 열교환을 위한 설비를 포함하는 건물을 새로 짓고 배가스의 인입과 배출을 위한 배관도 하여야 하기 때문에 엄청난 비용을 투입하여야 하였다.

도4,5는 본 발명에 따른 일실시예를 도시하는 것으로서 기존에 사용되고 있는 배가스 배출시설에 큰 구조적인 변경 없이 실시하는 본 발명에 따른 일실시예를 도시한다. 도4는 기존의 배가스 배출 시설에 설치되는 위치를 도시하며 도5는 장치를 좀 더 구체적으로 도시한다. 본 발명은 종래와 다르게 기존의 설비에 쉽게 추가 가능하도록 제안되었다.

도6은 또 다른 실시예를 도시한다. 본 발명에 따른 백연제거장치는 하단부에서 고온의 배가스가 인입되도록 하며 측면에서는 저온의 외기가 인입되도록 한다. 이때 배가스와 외기는 격리된 통로로 각각 인입되어 섞이지 않은 상태에서 열교환만 일어나도록 한다. 도5에서 배가스는 하단의 배가스입구(11)로부터 다수개의 상단이동관(12)을 통하여 상단의 혼합챔버(13)로 이동하며 외기는 측면의 외기입구(14)로부터 인입되면서 상단이동관(12)의 외부에 접촉하며 열교환이 이루어지게 하며 혼합챔버(13)로 인입된다.

상단이동관(12)은 표면적을 증가시키기 위하여 가능한 다수개로 형성할 수 있으며 관의 단면도 적게 하는 대신 많은 수의 상단이동관(12)을 사용할 수 있으며 상단이동관(12)의 배출구는 혼합챔버(13)에 연결되며 혼합챔버의 중앙, 하부에는 송풍기(15)가 설치된다. 외기는 측면의 외기입구(14)로 인입되어 상단이동관(12) 외부면에 접촉하여 열교환이 이루어진 후 혼합챔버(13)로 이동한다.

도6은 또 다른 실시예를 도시한 것으로서 혼합챔버를 위쪽에서 본 모양을 도시한 것으로서 송풍기(15)가 가운데 위치하며 송풍기(15)의 주위로 상단이동관(12)의 배가수 배출구가 배치되어 있으며 송풍기(15)를 통해서 들어온 외기b와 상단이동관(12)을 통과한 배가스(B)가 혼합챔버(13)에서 만난다.

혼합챔버(13)에 들어오기 전까지 배가스와 외기는 섞이지 않으며 열교환만 할 뿐이다.

도7은 배가스입구(11)쪽에서 본 모습을 도시한다. 본 명세서상의 도면은 일실시예일 뿐으로서 같이 기술적사상내에서는 얼마든지 변경이 가능하다. 외기입구(14)는 배가스입구(11)와 분리되어 있으며 다만 배가스가 이동하는 상단이동관(12)이 외기와 접촉가능하게 되어 있어 외기와 배가스의 열교환이 일어나게 된다

도7에서 외기입구(14)는 상단이동관(12)사이 사이에 형성되어 있어 상단이동관(12)외부를 외기가 흐르며 열교환이 일어나도록 하며 상단이동관(12)의 다발들의 사이는 막혀 있도록 하여 상단이동관(12)사이로만 외기가 흐르도록 한다.

본 발명에 따른 장치의 작동을 좀더 자세하게 설명하면 배가스입구(11)에 있는 고온의 배가스가 도3의 그래프에서 배가스A에 해당이되며 외기입구(14)로 인입되기 이전의 외기가 그래프상에서 외기a에 해당이 된다.

상단이동관(12)이 외기와 만나는 곳이 열교환기에 해당이 되며 상단이동관(12)을 빠져 나온 배가스는 열교환에 의해 배가스B가 되며 상단이동관(12)과 접촉한 외기는 혼합챔버(13)로 들어오며 외기b가 된다. 혼합챔버에서는 배가스B와 외기b가 섞이면서 습공기C가 되며 충분히 혼합된 배가스 C는 외부로 배출되면서 습공기 D가 되는데 백연발생한계선 이하여 위치하게 되면 외부로 배출되어도 백연이 발생하지 않게 된다.

본 발명에 따른 장치는 현재 사용되고 있는 배가스 배출장치에도 손쉽게 적용될 수 있다. 즉, 배가스 배출구조에 도5와 같은 장치를 기존의 장치에 추가하는 것만으로 쉽게 도입이 가능하며 혼합챔버의 출구에는 별도의 굴뚝을 설치할 필요가 없다. 다시 말해, 기존의 굴뚝을 철거하여도 무방하다.

본 발명에 의하면 기존의 배가스 배출장치 외부에 외기의 도입을 위한 송풍기와 열교환기를 외부에 설치하고 배가스의 경로를 바꾸어 열교환후에 혼합하여 다시 굴뚝으로 보내는 것과 같이 별도의 부지와 장치와 필요로 하지 않으며 상대적으로 비용도 적게 들며 송풍기의 속도를 조절함으로써 배가스B와 외기b의 온도를 제어하는 것이 가능하기 때문에 배가스 C가 백연발생한계 아래쪽에 위치하도록 조정하기 쉽게 된다.

11: 배가스입구 12: 상단이동관
13: 혼합챔버 14: 외기입구
15: 송풍기

Claims (4)

1. 백연방지장치로서,
   한쪽끝단에 배가스입구(11)가 형성된 상단이동관(12)은
   배가스입구(11)와 격리된 외기입구(14)를 지나 외기입구(14)와 송풍기(15)를 통해서만 연결된 혼합챔버(13)에 타단이 형성되어
   외기입구(14)를 지난 외기는 상단이동관(12)과 만나 배가스와 열교환이 이루어지며
   상단이동관(12)를 통과하면서 열교환과정을 통해 냉각된 배가스와, 외기입구(14)로 유입되어 상단이동관(12) 표면에 접촉하여 열교환되는 과정에서 가열된 외기를 혼합챔버(13)에서 혼합하여 외기로 배출하는, 백연방지장치
2. 제1항에 있어서, 상기 외기입구(14)를 외기가 지나면서 외기는 온도가 높아지며 상단이동관(12)을 지나는 배가스는 냉각되어 절대습도가 감소한 습공기로 상대습도는 포화상태를 유지하는, 백연방지장치
   
3. 제2항에 있어서, 상기 혼합챔버에서 만나서 섞이는 배가스와 외기의 혼합개스는 온도-습공기량 곡선에서 백연발생한계선 밑에 위치하도록 온도가 조절되는 것을 특징으로 하는, 백연방지장치
   
   
4. 제3항에 있어서, 상기 송풍기는 인입되는 외기의 양을 조절가능하도록 하는 것을 특징으로 하는, 백연방지장치
   
   
   

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