KR20210022291A - 유리화설비 용융로의 배출가스 배기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유리화설비 용융로의 배출가스 배기구에 관한 것으로서, 나선형의 냉각수 유로를 형성하여 효율적이면서도 균일한 냉각이 가능하고, 냉각수 유입구와 유출구가 서로 근접하게 위치함으로써 유지보수 관리의 편의성을 증대시킨 배기구이다.

Description

유리화설비 용융로의 배출가스 배기구{Off-gas outlet for melter of Vitrification facility}

본 발명은 유리화설비 용융로의 배출가스 배기구에 관한 것으로서, 상세하게는 냉각수에 의한 냉각 효율을 높이는 한편 냉각수 유입구 및 유출구의 유지관리 편의성을 고려한 배기구에 관한 것이다.

원전에서 발생하는 방사성폐기물의 경우, 그 처분 안전성에 대한 우려로 인해 방사성폐기물의 부피를 줄이면서도 처분된 폐기물의 방사능이 환경에 유출되지 않도록 하는 기술이 필요하였다.

유리화 기술은 상기 문제에 대한 처리기술로써 방사성폐기물을 고온 용융로에 투입해 열분해시킨 후 방사성핵종을 안정한 유리 물질 안에 가두어 고형화시킨다. 상기 공정을 위한 유리화설비는 방사성폐기물을 유리화하는 용융공정과 용융로에서 발생하는 배기가스를 처리하는 배기가스 처리계통으로 크게 나누어 볼 수 있다.

유리화설비의 용융공정에 사용되는 고주파 용융로는 고온을 유지하기 위해 유도 코일을 구비한 하부 챔버와 방사성폐기물을 유입하고 배출가스를 배출하는 상부 배기구로 이루어진다.

하부 챔버는 일반적으로 원통형의 용융로로 이루어지며, 상부 배기구는 배출가스의 통로가 형성된 구조로 이루어져 있다. 상기의 구성들은 고온으로 인한 변형과 파손을 방지하기 위하여 냉각수를 이용한 냉각 시스템을 구비한다.

이와 관련하여, 상부 배기구의 냉각수 순환 시 에어 포켓(air pocket)에 의한 소음과 진동 문제를 해결하는 종래기술이 있다. 그러나 상기 종래기술에서 형성된 냉각 유로는 냉각 효율이 만족스럽지 못하고, 냉각수의 유입구와 유출구가 서로 반대 측에 위치하여 상부 배기구의 유지보수 작업에 불편함이 있다.

따라서, 냉각 효율을 증대시키는 유로가 형성되는 한편 유지관리 편의성을 개선할 필요성이 있다.

등록특허공보 제10-1809942호

본 발명은 유리화설비 용융로의 배출가스 배기구로서, 냉각 효율이 증대된 유로 가이드를 형성하는 한편, 냉각수 유입구와 유출구의 위치가 서로 근접하게 형성된 배기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배기구는, 상기 배출가스의 통로가 형성된 원형 단면의 내부 케이싱과 상기 내부 케이싱보다 큰 지름의 원형 단면을 가지고, 상기 내부 케이싱과 겹치게 형성되는 외부 케이싱과 상기 내부 케이싱과 상기 외부 케이싱 사이에 구비되어 냉각수 유로를 형성하는 격벽 및 상기 외부 케이싱에 구비된 냉각수의 유입구와 유출구를 포함하고,

상기 외부 케이싱의 중심축으로부터 형성된 제1선과 제2선 사이의 각도가 90도 이내인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 격벽은 상기 외부 케이싱의 중심축에 대하여 사선 방향으로 형성되어 상기 냉각수 유로는 유입된 냉각수가 나선형으로 회전하면서 상승 또는 하강하도록 형성된다.

또한, 바람직하게는 상기 격벽은 상기 외부 케이싱의 중심축과 나란한 방향이며, 상기 외부 케이싱의 내주면을 따라 일정한 간격으로 형성되어, 상기 냉각수 유로는 유입된 냉각수가 상승과 하강을 반복하면서 상기 외부 케이싱의 내주면을 따라 회전한다.

또한, 바람직하게는 상기 내부 케이싱 및 외부 케이싱은 하부로 갈수록 원형 단면의 지름이 점점 좁아지게 형성된다.

본 발명에 따르면, 배출가스 배기구의 냉각수 유로가 효율적으로 형성되어 종래기술보다 냉각 효율이 증대되고, 냉각수 유입구와 유출구를 한 장소에서 동시에 정비할 수 있으므로 유지보수 관리가 편리한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배기구의 분해 정면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배기구의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 외부 케이싱을 상부에서 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예의 따른 배기구의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 배기구의 정면도이다.
도 6는 본 발명의 제4 실시예에 따른 배기구의 정면도이다.

본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백히 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배기구(100)의 분해 정면도이고, 도 2는 제1 실시예에 따른 배기구(100)의 정면도이며, 도 3은 제1 실시예에 따른 배기구(100)의 외부 케이싱(120)을 상부에서 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배기구(100)는 원형 단면의 배출가스 통로가 형성된 내부 케이싱(110)과 상기 내부 케이싱(110)보다 지름이 더 큰 외부 케이싱(120)을 포함한다. 도면은 정면도로 표현되어 원형 단면인 것이 표현되지 않으나, 내부 케이싱(110)과 외부 케이싱(120)은 원형 단면의 배출가스 통로가 중심축(170)을 따라 형성된다.

도 1의 내부 케이싱(110)과 외부 케이싱(120)은 설명의 편의상 분해하여 도시하였으나, 서로 같은 중심축(170)을 가지며 겹치게 형성되는 것이다. 내부 케이싱(110)은 내측에 위치하고 외부 케이싱(120)은 외측에 위치하며, 지름 차이로 인해 내부 케이싱(110)과 외부 케이싱(120) 사이에 간격이 형성된다. 상기 간격이 냉각수가 흐르는 공간이다.

배기구(100)는 상기 간격에 형성된 격벽(130)을 포함하며, 상기 격벽(130)은 내부 케이싱(110)의 외측 및 외부 케이싱(120)의 내측에 고정된다. 격벽(130)은 상기 간격의 공간을 나누어 냉각수 유로(160)를 형성한다.

격벽(130)은 하부 플랜지(112)의 어느 한 지점에서 시작하여 내부 케이싱(110)의 외주면(113)을 따라 회전하면서 상승하고, 상부 플랜지(111)와 만난다. 이러한 격벽(130)에 의해 냉각수 유로(160)는 나선형의 모습을 가지며, 냉각수의 냉각 효율을 효과적으로 높일 수 있다.

냉각수 유로(160)에 유입된 냉각수는 나선형의 방향을 따라 상승 또는 하강함으로써 배기구(100)를 냉각할 수 있다. 냉각수의 흐름 방향(상승 또는 하강)은 유입구 또는 유출구의 설정에 따라 변경될 수 있다.

한편, 바람직하게는 격벽(130)은 하부 플랜지(112)에서부터 나선형을 그리면서 상부 플랜지(111)에 도달할 때까지 상승하여 형성됨으로써 냉각수 유로(160)에 에어 포켓이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

외부 케이싱(120)은 냉각수의 순환을 위한 유입구(150)와 유출구(140)를 포함한다. 유입구(150)와 유출구(140)는 서로 근접한 위치에 형성되어, 배기구(100)의 정비 작업을 할 경우, 한 장소에서 유입구(150)와 유출구(140)를 모두 확인할 수 있다.

도 3을 참조하면, 외부 케이싱(120)을 상부에서 도시한 것이다. 외부 케이싱의 중심축(170)으로부터 유출구(140)까지 이어진 가상의 선을 제1 선(171)이라고 하고, 외부 케이싱(120)의 중심축(170)으로부터 유입구(150)까지 이어진 가상의 선을 제2 선(172)라고 하면, 제1 선(171)과 제2 선(172)이 이루는 각도(A)는 90도 이내인 것이 정비 작업의 편의상 바람직하다. 이에 따라, 냉각수의 유입구 또는 유출구를 정비 시 작업자의 불필요한 이동이 없고 안전한 작업이 가능하다.

도 2를 참조하면, 배기구(100)의 내부 케이싱(110) 및 외부 케이싱(120)이 결합된 정면도이다. 외부 케이싱(120) 내측에 내부 케이싱(110)이 위치하고, 외부 케이싱(120)과 내부 케이싱(110) 사이에 형성된 격벽(130)이 도시된다. 또한, 상기 격벽(130)에 의해 냉각수 유로(160)가 형성된다.

유입구(150)는 배기구(100) 하단에서 냉각수 유로(160)와 통하고, 유출구(140)는 배기구(100) 상단에서 냉각수 유로(160)와 통한다. 유입된 냉각수가 일 방향의 흐름을 형성하도록 한 것이다. 다만, 유입구(150)와 유출구(140)의 위치는 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가지는 사람(이하 ‘당업자’라고 함)에 의해 적절히 변형 가능한 것을 포함한다.

냉각수 유로(160)의 시작점과 끝점에서 유입구(150)와 유출구(140)가 형성되므로, 유입구(150)와 유출구(140)가 서로 근접하기 위해서는 결국 냉각수 유로(160)의 시작점과 끝점이 서로 근접하도록 형성되어야 한다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 배기구(200)의 정면도가 도시된다. 제2 실시예에 따른 배기구(200)는 격벽(230)이 배치된 모양에 있어서 제1 실시예에 따른 배기구(100)와 차이가 있다.

격벽(230)은 외부 케이싱(220)의 중심축과 나란한 방향으로 구비되고, 내부 케이싱(210)의 외주면을 따라 일정한 간격으로 형성된다. 또한, 일정 길이의 복수로 형성된 격벽(230)이 상부 플랜지와 하부 플랜지에 교대로 연결된다. 따라서, 냉각수 유로(260)의 방향이 내부 케이싱(210)의 외주면을 따라 회전하는 한편, 냉각수가 상하로 반복 운동하도록 형성되어 배기구(200)를 효율적으로 냉각시킬 수 있다.

이를 다르게 표현하면, 상기 격벽(230)은 상기 외부 케이싱(220)의 중심축과 나란한 방향이며, 상기 외부 케이싱(220)의 내주면을 따라 일정한 간격으로 형성되고, 이에 따라 상기 냉각수 유로(260)는 유입된 냉각수가 상승과 하강을 반복하면서 상기 외부 케이싱(220)의 내주면을 따라 회전한다.

도 5 및 도 6은 각각 본 발명의 제3 실시예에 따른 배기구(300)와 본 발명의 제4 실시예에 따른 배기구(400)를 도시한 것이다.

유리화설비의 용융로 상부에 연결된 배출가스 배기구는 한편으로는 방사성폐기물을 유입하여 상기 용융로로 안내하는 구성이다. 따라서, 입구가 넓게 형성되는 것이 방사성폐기물을 유입함에 유리하다.

제3 실시예에 따른 배기구(300)는 제1 실시예에 따른 배기구(100)에서 원형 단면의 지름이 배기구의 하부로 갈수록 작아진 것과 같다. 또한, 제4 실시예에 따른 배기구(400)는 제2 실시예에 따른 배기구(200)에서 원형 단면의 지름이 배기구의 하부로 갈수록 작아진 것과 같다.

이처럼, 깔대기 모양으로 된 배기구의 경우, 배기구 상부로 갈수록 냉각 면적이 넓어진다. 이때, 상기 면적이 넓어진 정도에 반비례하여 냉각수 유로의 단면적을 작게 형성함으로써 냉각 효율을 증대할 수 있다.

냉각수 유로의 단면적은 외부 케이싱과 내부 케이싱의 지름 차이를 작게 함으로써 줄일 수 있다. 즉, 배기구의 하부보다 배기구 상부에서 상기 지름 차이를 줄임으로써 냉각수 유속을 빠르게 할 수 있고, 배기구 상부를 배기구 하부와 마찬가지로 균일하게 냉각할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 배기구를 이용하면 냉각수의 빠른 순환에 의한 균일한 냉각 효과를 가져오는 것뿐만 아니라, 나선형의 유로를 형성하여 냉각 효과가 뛰어나고, 유입구와 유출구의 위치가 근접하여 유지보수에 따른 작업이 간편하다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 당업자에게 명백할 것이다.

100: 본 발명의 제1 실시예에 따른 배기구
110: 내부 케이싱
111: 상부 플랜지
112: 하부 플랜지
113: 외주면
120: 외부 케이싱
121: 내주면
130: 격벽
140: 유출구
150: 유입구
160: 냉각수 유로
170: 외부 케이싱의 중심축
171: 제1선
172: 제2선
A: 제1선과 제2선의 사이 각도
200: 본 발명의 제2 실시예에 따른 배기구
210: 내부 케이싱
220: 외부 케이싱
230: 격벽
240: 유출구
250: 유입구
300: 본 발명의 제3 실시예에 따른 배기구
310: 내부 케이싱
320: 외부 케이싱
330: 격벽
340: 유출구
350: 유입구
400: 본 발명의 제4 실시예에 따른 배기구
410: 내부 케이싱
420: 외부 케이싱
430: 격벽
440: 유출구
450: 유입구

Claims (4)

1. 유리화설비 용융로의 배출가스 배기구에 있어서,
   상기 배출가스의 통로가 형성된 원형 단면의 내부 케이싱;
   상기 내부 케이싱보다 큰 지름의 원형 단면을 가지고, 상기 내부 케이싱과 겹치게 형성되는 외부 케이싱;
   상기 내부 케이싱과 상기 외부 케이싱 사이에 구비되어 냉각수 유로를 형성하는 격벽; 및
   상기 외부 케이싱에 구비된 냉각수의 유입구와 유출구를 포함하고,
   상기 외부 케이싱의 중심축으로부터 형성된 제1선과 제2선 사이의 각도가 90도 이내인 것을 특징으로 하는 용융로의 배출가스 배기구.
2. 제1항에 있어서,
   상기 격벽은 상기 외부 케이싱의 중심축에 대하여 사선 방향으로 형성되어 상기 냉각수 유로는 유입된 냉각수가 나선형으로 회전하면서 상승 또는 하강하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 용융로의 배출가스 배기구.
3. 제1항에 있어서,
   상기 격벽은 상기 외부 케이싱의 중심축과 나란한 방향이며, 상기 외부 케이싱의 내주면을 따라 일정한 간격으로 형성되고, 상기 냉각수 유로는 유입된 냉각수가 상승과 하강을 반복하면서 상기 외부 케이싱의 내주면을 따라 회전하는 것을 특징으로 하는 용융로의 배출가스 배기구.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 내부 케이싱 및 외부 케이싱은 하부로 갈수록 원형 단면의 지름이 점점 좁아지게 형성된 것을 특징으로 하는 용융로의 배출가스 배기구.
   
   

Images