KR20210102547A - 백연저감장치, 백연저감냉각탑 및 백연저감방법 - Google Patents

백연저감장치, 백연저감냉각탑 및 백연저감방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 냉각탑에서 발생하는 백연을 효과적으로 제거할 수 있는 백연저감장치, 백연저감냉각탑 및 백연저감방법을 제공하기 위한 것으로, 냉각탑케이스에 설치되어 공기 중의 습분을 제거하는 습분제거부; 상기 습분제거부의 하측에 배치되어, 상기 습분제거부에 유입되는 공기를 응축시키는 응축부; 상기 습분제거부의 상측에 배치되어 상기 습분제거부를 통과한 공기를 가열시키는 가열부를 포함하는 백연저감장치 및 이를 이용한 냉각탑과 백연저감방법을 제공한다.

Description

백연저감장치, 백연저감냉각탑 및 백연저감방법{White smoke reduction device, white smoke reduction cooling tower and white smoke reduction method}
본 발명은 백연저감장치, 백연저감냉각탑 및 백연저감방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 습분제거기를 통과하는 공기를 처리하여 백연을 효과적으로 제거하는 백연저감장치, 백연저감냉각탑 및 백연저감방법에 관한 것이다.
화력 발전소와 같은 발전소에는 발전소에 사용되는 냉각수를 냉가시키는 냉각탑이 설치된다. 상기 냉각탑은 냉각수와 외기의 접촉시 발생하는 열전달과 냉각수의 증발 잠열에 의하여 냉각수의 온도를 낮추는 개방형 냉각탑과, 폐회로 상의 냉각수에 뿌려지는 증발수의 증발잠열을 이용하여 냉각수의 온도를 낮추는 폐쇄형 냉각탑으로 분류된다.
상기 개방형 냉각탑 중 대향류형 냉각탑의 경우, 측벽하단의 개방구를 통하여 유입되는 저온의 외부공기와 상부에 배치된 분사노즐에서 분사된 고온의 냉각수를 서로 접촉시킴으로써 냉각수를 냉각시킨다.
상기 냉각탑에서 연기 또는 수증기를 포함하는 다양한 형태의 기체가 외부로 배출될 수 있다. 이와 같은 수증기를 포함하는 배출 기체는 주변 환경에 따라 배출 과정에서 백연 형태로 될 수 있다. 즉, 겨울철과 같이 외부 공기의 온도가 낮은 조건에서는 배출구에서 배출되는 공기에서 다량의 미세 수포가 발생하면서 백연을 발생시킬 수 있다. 이와 같은 백연 자체는 무해하지만 미리 처리되어 외부로 배출되지 않는 것이 유리하다.
특허등록공보 제10-1173297호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 냉각탑에서 발생하는 백연을 효과적으로 제거할 수 있는 백연저감장치, 백연저감냉각탑 및 백연저감방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은, 냉각탑케이스에 설치되어 공기 중의 습분을 제거하는 습분제거부; 상기 습분제거부의 하측에 배치되어, 상기 습분제거부에 유입되는 공기를 응축시키는 응축부; 상기 습분제거부의 상측에 배치되어 상기 습분제거부를 통과한 공기를 가열시키는 가열부를 포함하는 백연저감장치를 제공한다.
다른 한편으로, 본 발명은 상측에 공기를 토출하는 토출구가 형성되는 냉각탑케이스; 상기 냉각탑케이스의 하측에 형성되어 냉각수를 냉각탑 외부로 배출하는 냉각수배출부; 상기 냉각수배출부 상측으로 외기를 공급하는 제1외기공급부; 상기 제1외기공급부 상측에 배치되며, 상기 제1외기공급부로 냉각수를 분사하는 냉각수 공급부; 상기 냉각수 공급부의 상측으로 외기를 공급하여, 상기 냉각수공급부를 통과한 수증기를 응축시키는 응축부; 상기 응축부의 상측에 배치되며, 상기 응축부를 통과한 공기의 습분을 제거하는 습분제거부; 상기 습분제거부를 통과한 공기를 가열하는 가열부; 상기 가열부를 통과한 공기를 상기 토출구를 통하여 배출시키는 토출부를 포함하는 백연저감냉각탑을 제공한다.
본 발명은 상기 습분제거부를 통과한 공기를 추가 가열하는 열교환기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 상기 습분제거부는, 정전습분제거기(Electrostatic Mist Eliminator)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 응축부는, 상기 습분제거부의 하측에 배치되어, 상기 습분제거부의 유입단의 공기에 외기를 공급하여 공기를 냉각시켜 응축시키는 외기 공급부재를 포함하고, 상기 가열부는, 외부에서 승온된 냉각수를 회수하는 냉각수회수부재; 상기 냉각수회수부재로부터 공급된 냉각수를 공급받아 외기를 가열하여 상기 습분제거부의 상측에 공급하는 열교환부재를 포함할 수 있다.
그리고 일단은 상기 열교환부재에 연결되고, 타단은 상기 냉각수공급부에 연결되어, 상기 열교환부재를 통과한 냉각수를 상기 냉각수공급부로 공급하는 이송관을 더 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명은 습분제거기를 포함하는 화력발전소의 냉각탑의 백연저감방법에 있어서, 냉각수공급부로부터 공급된 냉각수와 열교환된 공기에 외기를 공급하여 응축시키는 단계; 응축된 공기를 상기 상기 습분제거기를 이용하여 습분을 제거하는 단계; 및 습분 제거 후의 공기를 가열하는 단계를 포함하는 백연저감방법을 제공한다.
본 발명의 상기 습분제거기는 정전습분제거기(Electrostatic Mist Eliminator)를 포함하고, 상기 화력발전소에 이용된 후 회수된 냉각수의 폐열을 이용하여 상기 습분 제거 후의 공기를 가열하며, 상기 습분 제거 후의 공기를 가열하는 단계는, 상기 회수된 냉각수와 외기를 열교환하여 외기를 승온시키는 단계; 및 승온시킨 공기를 상기 습분 제거 후의 공기로 공급하는 단계를 포함하며, 외기와 열교환된 상기 회수된 냉각수는 상기 냉각수공급부로 이송된다.
본 발명에 따른 백연저감장치, 백연저감냉각탑 및 백연저감방법은, 냉각탑으로부터 배출되는 기체를 습분제거장치의 전후에서 응축 및 가열하여 외부로 배출함으로 백연저감효율을 향상시키는 백연저감장치, 백연저감냉각탑 및 백연저감방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 백연저감냉각탑의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시에에 따른 백연저감냉각탑을 통과하는 공기의 공기선도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 백연저감방법의 순서도이다.
이하, 본 발명에 따른 백연저감장치 및 냉각탑에 대하여 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각탑은, 백연저감장치(100),냉각탑케이스(200), 냉각수배출부(300), 제1외기공급부(400), 냉각수공급부(500), 및 토출부(600) 및 이송관(700)로 이루어진다.
상기 냉각탑케이스(200)는, 상측에 공기를 통출하는 토출구가 형성되고, 양측에 내부로 외부공기가 들어오는 복수의 공기유입구가 형성된다.
상기 냉각수배출부(300)는, 냉각탑케이스(200)의 하측에 형성되어 상측에 분사된 냉각수를 일시로 저장하였다가 냉각탑 외부로 배출한다. 상기 냉각수배출부(300)의 측면에는 화력발전소로 냉각수를 공급하는 관로와 연결되는 냉각수배출관이 형성된다.
상기 냉각수배출부(300)의 상측에는 냉각수공급부(500)가 형성된다. 상기 냉각수공급부(500)는 고온의 냉각수를 하측으로 분사시켜 외부의 공기와 열교환시켜 냉각시킨다. 상기 냉각수공급부(500)는 냉각수가 공급되는 냉각수메인관(510)과, 상기 냉각수메인관(510)에 형성되며, 상기 냉각수메인관(510)으로부터 공급되는 냉각수를 상기 냉각탑케이스(200) 내부로 분사시키는 복수개의 노즐(520)을 포함한다.
상기 냉각수배출부(300)와 상기 냉각수공급부(500) 사이에는 제1외기공급부(400)가 형성된다. 상기 제1외기공급부(400)는, 상기 냉각탑케이스(200)의 측부에 형성되며, 외기를 상기 냉각탑케이스(200) 내측으로 공급한다. 상기 제1외기공급부(400)를 통하여 공급된 저온의 외기는 상기 냉각수공급부(500)로부터 공급된 고온의 냉각수와 열교환하며 냉각수를 냉각시킨다. 이와 동시에 냉각수의 일부는 증발하며, 증발잠열을 배출시켜 냉각수의 냉각을 더 돕게 된다.
상기 냉각수공급부(500)의 상측에는 백연저감장치(100)가 설치되어, 백연을 제거하여 공기를 외부로 배출시킨다. 상기 백연 저감장치(100)는, 응축부(110), 습분제거부(120) 및 가열부(130)를 포함한다.
상기 응축부(110)는, 상기 냉각수공급부(500)의 상측에 설치되어, 상기 냉각수공급부(500)로부터 공급된 냉각수와 열교환되어 가온된 후 상측으로 이송되는 공기에 저온의 외부공기를 공급하여 냉각수공급부로부터 공급된 공기를 응축시킨다.
상기 응축부(110)는 습분제거부(120)와 냉각수공급부(500)의 사이에 배치되며, 상기 습분제거부(120)의 유입단의 공기에 저온의 외부공기를 공급하는 외기공급부재로 이루어진다. 상기 외기공급부재는 냉각탑케이스의 측면에 형성되어, 저온의 외부공기를 냉각탑케이스 내부로 공급하여, 습분제거부 유입단의 공기를 냉각시켜 응축시킨다.
상기 응축부(110)의 상측에는 습분제거부(120)가 형성된다. 상기 습분제거부(120)는 고효율 정전습분제거기(Electrostatic Mist Eliminator)로 이루어질 수 있다.
상기 습분제거부(120)는 상기 응축부(110)에서 수분이 응축된 후 공급된 공기에 포함된 수분을 제거하는 것으로, 백연의 주성분인 습분(미스트)를 대부분 제거할 수 있다. 이와 동시에 공기에 포함된 다양한 미세먼지와 초미세먼지도 제거할 수 있다는 장점을 가진다.
상기 습분제거부(120)를 통과한 공기는 가열부(130)로 이송된다. 상기 가열부(130)는, 냉각수회수부재(131) 및 열교환부재(132)로 이루어진다. 상기 냉각수회수부재(131)는 화력발전소에서 회수된 고온의 냉각수부재를 냉각탑으로 회수한다. 상기 열교환부재(132)는 상기 냉각수회수부재(131)와 연결되며, 상기 냉각수회수부재(131)로부터 공급된 고온의 냉각수와 외기를 열교환시켜 상기 외기를 승온시키고, 승온된 외기를 상기 습분제거부(120)의 상측에 공급하여 습분제거부(120)를 통과한 공기를 가열시킨다.
상기 가열부(130)에서 가열된 공기는 상기 냉각탑케이스(200)의 토출부를 통하여 배출된다. 상기 가열부(130)에서 가열된 공기는 상기 토출부를 통하여 배출되기 전에 냉각탑 상부 내부에 장착된 별도의 열교환기를 통과하여 추가하여 승온된 후, 상기 토출부를 통하여 배출됨으로써 백연저감효과를 개선할 수 있다.
상기 토출부(600)는 냉각탑케이스의 상측에 형성된 토출구와 상기 토출구 인접하여 설치되는 토출팬(610)을 포함한다.
한편, 상기 가열부(130)에서 외기를 가열시킨 냉각수는 이송관(700)을 통하여 상기 냉각수공급부(500)로 공급된다. 이송관(700)은, 일단이 상기 열교환부재(132)에 연결되고 타단은 상기 냉각수공급부(500)에 연결되어 상기 열교환부재(132)에서 외기와 열교환하여 상기 외기를 가열시킨 냉각수를 상기 냉각수공급부(500)로 이송시킨다.
상기 냉각수공급부(500)로 공급된 냉각수는 노즐(520)을 통하여 냉각탑케이스 내부로 분사되며, 외기와 열교환된 후 냉각된다.
화력발전소에서 회수된 냉각수는 상기 열교환부에서 1차로 냉각된 후, 상기 노즐을 통하여 분사된 후 2차 냉각됨으로써 보다 효율적으로 냉각될 수 있다.
또한, 도 2를 참조하면 냉각수와 외기가 열교환하여 발생되는 공기는, 응축, 습분제거, 가열단계를 거치면서 토출됨으로써 안정적으로 1~10㎛ 백연을 90% 제거할 수 있다는 장점을 가진다.
도 2,3을 참조하면, 본 발명의 일실시에에 따른 백연저감방법은, 응축단계(S100), 습분제거단계(S200) 및 가열단계(S300)를 포함한다.
상기 응축단계(S100)는 냉각탑의 냉각수공급부로부터 공급된 냉각수와 열교환된 공기에 차가운 외기를 공급하여 응축시킨다. 이 때 냉각수와 열교환된 공기에 포함된 습기 중 일부는 응축되어 하측으로 떨어진다.
공기에 포함된 습분 중 일부가 응축되면, 이 공기를 습분제거기로 공급하여 공기에 포함된 습분을 제거한다.(S200) 상기 습분은 정전습분제거기(Electrostatic Mist Eliminator,EME)에 의하여 제거될 수 있다.
상기 습분제거기에 의하여 습분이 제거된 공기는 외부의 열원에 의하여 가열된다.(S300) 상기 습분이 제거된 공기는 화력발전소에서 이용된 후 회수된 고온의 냉각수의 폐열을 이용하여 가열될 수 있다. 또한, 상기 습분이 제거된 공기는 냉각탑 상부 내부에 장착된 별도의 열교환기에 의하여 추가적으로 가열될 수 있다.
화력발전소에서 회수된 고온의 냉각수는 외기와 열교환하여 외기를 승온시키고, 승온된 외기는 습분이 제거된 공기로 공급되어 공기를 승온시킨다.
한편, 외기를 승온시킨 고온의 냉각수는 냉각수공급부를 통하여 냉각탑 내부로 분사된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100 : 백연저감장치 110 : 응축부
120 : 습분제거부 130 : 가열부
200 : 냉각탑케이스 300 : 냉각수배출부
400 : 외기공급부 500 : 냉각수공급부
600 : 토출부 700 : 이송관

Claims (15)

  1. 냉각탑케이스에 설치되어 공기 중의 습분을 제거하는 습분제거부;
    상기 습분제거부의 하측에 배치되어, 상기 습분제거부에 유입되는 공기를 응축시키는 응축부;
    상기 습분제거부의 상측에 배치되어 상기 습분제거부를 통과한 공기를 가열시키는 가열부를 포함하는 백연저감장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 습분제거부는, 정전습분제거기(Electrostatic Mist Eliminator)를 포함하는 백연저감장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 응축부는, 상기 습분제거부의 하측에 배치되어, 상기 습분제거부의 유입단의 공기에 외기를 공급하여 공기를 냉각시켜 응축시키는 외기 공급부재를 포함하는 백연저감장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 가열부는, 외부에서 승온된 냉각수를 회수하는 냉각수회수부재;
    상기 냉각수회수부재로부터 공급된 냉각수를 공급받아 외기를 가열하여 상기 습분제거부의 상측에 공급하는 열교환부재를 포함하는 백연저감장치.
  5. 상측에 공기를 토출하는 토출구가 형성되는 냉각탑케이스;
    상기 냉각탑케이스의 하측에 형성되어 냉각수를 냉각탑 외부로 배출하는 냉각수배출부;
    상기 냉각수배출부 상측으로 외기를 공급하는 제1외기공급부;
    상기 제1외기공급부 상측에 배치되며, 상기 제1외기공급부로 냉각수를 분사하는 냉각수 공급부;
    상기 냉각수 공급부의 상측으로 외기를 공급하여, 상기 냉각수공급부를 통과한 수증기를 응축시키는 응축부;
    상기 응축부의 상측에 배치되며, 상기 응축부를 통과한 공기의 습분을 제거하는 습분제거부;
    상기 습분제거부를 통과한 공기를 가열하는 가열부;
    상기 가열부를 통과한 공기를 상기 토출구를 통하여 배출시키는 토출부를 포함하는 백연저감냉각탑.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 습분제거부를 통과한 공기를 추가 가열하는 열교환기를 더 포함하는 백연저감냉각탑.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 습분제거부는, 정전습분제거기(Electrostatic Mist Eliminator)를 포함하는 백연저감냉각탑.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 응축부는, 상기 습분제거부의 하측에 배치되어, 상기 습분제거부의 유입단의 공기에 외기를 공급하여 공기를 냉각시켜 응축시키는 외기 공급부재를 포함하는 백연저감냉각탑.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 가열부는, 외부에서 승온된 냉각수를 회수하는 냉각수회수부재;
    상기 냉각수회수부재로부터 공급된 냉각수를 공급받아 외기를 가열하여 상기 습분제거부의 상측에 공급하는 열교환부재를 포함하는 백연저감냉각탑.
  10. 청구항 9에 있어서,
    일단은 상기 열교환부재에 연결되고, 타단은 상기 냉각수공급부에 연결되어, 상기 열교환부재를 통과한 냉각수를 상기 냉각수공급부로 공급하는 이송관을 더 포함하는 백연저감냉각탑
  11. 습분제거기를 포함하는 화력발전소의 냉각탑의 백연저감방법에 있어서,
    냉각수공급부로부터 공급된 냉각수와 열교환된 공기에 외기를 공급하여 응축시키는 단계;
    응축된 공기를 상기 상기 습분제거기를 이용하여 습분을 제거하는 단계; 및
    습분 제거 후의 공기를 가열하는 단계를 포함하는 백연저감방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 습분제거기는 정전습분제거기(Electrostatic Mist Eliminator)를 포함하는 백연저감방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 화력발전소에 이용된 후 회수된 냉각수의 폐열을 이용하여 상기 습분 제거 후의 공기를 가열하는 백연저감방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 습분 제거 후의 공기를 가열하는 단계는,
    상기 회수된 냉각수와 외기를 열교환하여 외기를 승온시키는 단계; 및
    승온시킨 공기를 상기 습분 제거 후의 공기로 공급하는 단계를 포함하는 백연저감방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    외기와 열교환된 상기 회수된 냉각수는 상기 냉각수공급부로 이송되는 백연저감방법.
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