KR20220001978A

KR20220001978A - 프리쿨러를 구비한 배기가스의 폐열 회수 및 백연 저감 장치

Info

Publication number: KR20220001978A
Application number: KR1020200080560A
Authority: KR
Inventors: 이돈구; 최영욱
Original assignee: 주식회사 킹메이커
Priority date: 2020-06-30
Filing date: 2020-06-30
Publication date: 2022-01-06
Also published as: JP2023531777A; KR102548290B1; WO2022004976A1; KR20220042100A; KR102548287B1

Abstract

본 발명은 프리쿨러를 구비한 배기가스의 폐열 회수 및 백연 저감 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일례에 따른 배기 가스 폐열회수 및 백연저감 장치는 고온의 수증기를 함유한 제1 배기가스를 배기가스 공급관을 통해 공급받아, 흡습액을 통해 상기 제1 배기가스로부터 수분과 열량을 흡수하고, 상기 제1 배기가스가 저온 건조된 상태의 제2 배기가스를 배기가스 배출관을 통해 배출하는 흡습부; 상기 제1 배기가스와 접촉한 상기 흡습액이 상기 흡습부로부터 배출되어 저장되는 저장부; 및 상기 배기가스 공급관 상에 구비되어, 외부로부터 유입된 유입수로 상기 제1 배기가스의 열을 냉각시키는 프리쿨러;를 포함한다.

Description

프리쿨러를 구비한 배기가스의 폐열 회수 및 백연 저감 장치{Apparatus for waste heat recovery and abatement of white plume of exhaust gas with pre-cooler}

본 발명은 프리쿨러를 구비한 배기가스의 폐열 회수 및 백연 저감 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 흡습부의 전단에서 배기가스의 열을 흡수하는 프리쿨러를 구비하는 프리쿨러를 구비한 배기가스의 폐열 회수 및 백연 저감 장치에 관한 것이다.

일반적으로 대기오염물질을 배출하는 시설인 소각로, 금속 용해로, 보일러, 습식 탈황시설 등은 운전중 고농도 오염물질이 포함된 고온의 배기가스를 대기중으로 배출함에 따라, 이러한 배기가스 중에 포함된 오염물질을 제거하기 위해 수용액을 분사하여 유해물질을 제거하기 위한 흡수탑 (습식 집진시설)을 설치하여 주로 사용하여 왔다.

이러한 습식 집진시설은 배출되는 고온 배기가스에 물을 분무하게 됨에 따라 출구에서의 배기가스는 고온 다습(포화)한 상태에서 연돌을 통하여 대기중으로 배출된다. 이때, 배기가스 중에 포함된 수분에는 습식 집진시설에서 미처 제거되지못한 오염물질과 포화 수분을 포함하고 있기 때문에, 연돌에서의 배출시 포화 수분을 함유한 배기가스는 차가운 외부의 대기에 의해 즉시 냉각되면서 응축되어 비중이 증가한 배기가스 내의 포화 수분이 물방울 (수적)로 상태 변환하면서 상기 연돌 근처에 집중적으로 낙하됨과 동시에 상기 연돌 주변을 오염시키게 된다.

또한, 비교적 비중이 적은 물방울인 수적들도 확산되지 않고 상기 연돌로부터 일정 거리까지 수증기 띠인 백연을 형성하면서 낙하되고, 낙하된 수적들은 주위 설비를 부식시키기도 하고, 주민의 민원이 발생되기도 한다.

종래에 오염물질 배출시설에서 발생되는 유해가스를 습식으로 제거하는 경우에 연돌을 통하여 발생되는 백연을 방지하기 위해서는 외부로부터 고온의 공기를 혼합시켜 배기가스의 상대습도를 저감시키거나 연돌에 버너를 설치하여 배기가스를 직접 가열시킴으로서 배기가스 중의 수분을 제거하였던 것으로, 전자는 설치비용이 매우 높은 문제점이 있고, 후자는 연료 소비에 따른 유지비용이 높은 문제점이 있었다.

예를 들어, 이러한 문제를 해결하기 위한 특허문헌들로는 특허문헌 1 및 2 등을 포함하는 다수의 특허문헌들이 있다. 그러나, 이러한 특허 기술들은, 전술한 바와 같이, 복잡한 설비 (습식 집진설비) 등을 포함할 뿐만 아니라 아직도 백연 문제를 적절히 해결하지 못하고 있다. 아울러, 배출되는 배기가스의 폐열을 통상의 열교환 수준에서 교환하는데 머물고 있어 에너지 활용 측면에서도 효율적이지 못한 경향이 있다.

한편, 소각로 등과 같은 발생원 설비에서 배출되는 배기가스는 높은 온도상태에서 포화 수분을 함유하고 있다.

이미 공지된 습공기선도 (Psychometric Chart)를 활용하여 다습한 배기가스의 물리적 특성을 살펴보면, 건구 온도와 절대습도를 좌표로 하는 t-x선도 (t: 온도, x: 절대습도)에 따라 0∼60℃ 영역에서는 절대습도의 증가곡선이 완만한 곡선 (서서히 증가)을 이루다가 60∼70℃ 영역에서는 절대습도가 급격한 상승곡선을 따라 증가하고, 70℃ 이상의 온도 영역에서는 수직에 가깝게 미소한 온도 차에 의해서도 절대습도가 증가되는 것으로 알려져 있다.

따라서, 소각로, 보일러 등과 같은 배기가스 배출원으로부터 배출되는 온도, 즉 60℃ 이상의 온도 영역의 배기가스를 경제성이 있는 온도 및 습도 (출구온도 60℃ 이하, 절대습도 40℃ 이하)로 낮출 수 있다면, 과냉각 상태로 대기중으로 배출되게 되면 배기가스로부터 발생되는 백연은 대부분이 저감될 수 있다.

한국 특허 10-2013-0118603

본 발명은 프리쿨러를 구비한 배기가스의 폐열 회수 및 백연 저감 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. 보다 상세하게는 흡습부의 전단에서 배기가스의 열을 흡수하는 프리쿨러를 구비하는 프리쿨러를 구비한 배기가스의 폐열 회수 및 백연 저감 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일례에 따른 프리쿨러를 구비한 배기가스 폐열회수 및 백연저감 장치는 고온의 수증기를 함유한 제1 배기가스를 배기가스 공급관을 통해 공급받아, 흡습액을 통해 상기 제1 배기가스로부터 수분과 열량을 흡수하고, 상기 제1 배기가스가 저온 건조된 상태의 제2 배기가스를 배기가스 배출관을 통해 배출하는 흡습부; 상기 제1 배기가스와 접촉한 상기 흡습액이 상기 흡습부로부터 배출되어 저장되는 저장부; 및 상기 배기가스 공급관 상에 구비되어, 외부로부터 유입된 유입수로 상기 제1 배기가스의 열을 냉각시키는 프리쿨러;를 포함한다.

프리쿨러에서, 상기 제1 배기가스는 100℃ 보다 높은 제1 온도로부터 상기 제1 온도 내지 100℃ 사이의 제2 온도로 냉각될 수 있다.

또한, 상기 흡습액으로부터 열량을 회수하기 위하여, 일측에 상기 흡습액이 상기 저장부로부터 상기 흡습부로 공급되는 흡습액 공급관이 연결되며, 타측에 냉수가 공급되는 냉수 공급관 및 상기 냉수가 상기 흡습액의 열을 흡수하여 생성된 온수를 배출하는 온수 배출관이 연결되는 열교환부;를 더 포함할 수 있다.

상기 프리쿨러는 상기 냉수 공급관 또는 상기 온수 배출관과 연결되어, 상기 냉수 또는 상기 온수가 상기 유입수로 공급되고, 상기 프리쿨러에서 상기 제1 배기가스의 열을 흡수한 상기 유입수는 상기 냉수 공급관 또는 상기 온수 배출관으로 배출될 수 있다.

상기 프리쿨러에는 상기 유입수가 공급되는 프리쿨러 공급관과 상기 유입수가 배출되는 프리쿨러 배출관이 연결되고, 상기 프리쿨러 공급관은 상기 냉수 공급관 또는 상기 온수 배출관과 연결되되, 상기 유입수의 공급을 제어하는 프리쿨러 공급 밸브를 구비하고, 상기 프리쿨러 배출관은 상기 냉수 공급관 또는 상기 온수 배출관 중 상기 프리쿨러 공급관이 연결된 배관과 연결되되, 상기 유입수의 배출을 제어하는 프리쿨러 배출 밸브를 구비하고, 상기 냉수 공급관 또는 상기 온수 배출관에서 상기 프리쿨러 공급관이 연결된 부분과 상기 프리쿨러 배출관이 연결된 부분 사이에는 상기 프리쿨러 공급 밸브 및 상기 프리쿨러 배출 밸브와 반대로 동작하는 프리쿨러 바이패스 밸브가 구비될 수 있다.

일례로, 상기 프리쿨러 공급관 및 상기 프리쿨러 배출관 각각은 상기 냉수 공급관 및 상기 온수 배출관과 각각 연결될 수 있고, 상기 프리쿨러로 냉수가 공급될 때, 상기 온수 배출관과 연결된 상기 프리쿨러 공급 밸브 및 상기 프리쿨러 배출 밸브는 턴 오프되고, 상기 온수 배출관에 연결된 프리쿨러 바이패스 밸브가 턴 온되고, 상기 프리쿨러로 온수가 공급될 때, 상기 냉수 공급관과 연결된 상기 프리쿨러 공급 밸브 및 상기 프리쿨러 배출 밸브는 턴 오프되고, 상기 냉수 공급관에 연결된 프리쿨러 바이패스 밸브가 턴 온될 수 있다.

상기 배기가스 공급관의 끝단과 상기 배기가스 배출관의 끝단에는 상기 흡습부를 통하지 않고 상기 제1 배기가스를 외부로 배출하는 비상 제어부가 구비될 수 있다.

상기 비상 제어부는 상기 배기가스 공급관에 연결된 배기가스 공급 밸브, 상기 배기가스 배출관에 연결된 배기가스 배출 밸브, 및 상기 배기가스 공급 밸브와 상기 배기가스 배출 밸브 사이에 구비되어, 상기 배기가스 공급 밸브 및 상기 배기가스 배출 밸브와 반대로 동작되어, 상기 제1 배기가스 상기 흡습부를 통하지 않고 외부로 배출되도록 제어하는 흡습부 바이패스 밸브를 구비할 수 있다.

상기 배기가스 배출관 상에 위치하여, 상기 흡습부로부터 배출되는 상기 제2 배기가스의 배출 속도를 가속시키는 블로어를 더 구비할 수 있다.

상기 저장부는 상기 저장부 내부에 구비되어, 상기 흡습액이 상기 흡습액 공급관 쪽으로 흐르도록 유도하는 복수의 배플; 및 상기 복수의 배플 사이에 구비되어, 상기 흡습액으로부터 이물질을 필터링하는 필터;를 구비할 수 있다.

또한, 일단이 상기 저장부에 연결되어, 상기 저장부에 담긴 상기 흡습액의 레벨 게이지, 비중, 농도, 산도, 순도, 점도 및 온도 중 적어도 하나에 따라 상기 저장부로 상기 흡습액을 보충하는 도징(Dosing)부를 더 구비할 수 있다.

또한, 일측에 상기 저장부로부터 상기 흡습액이 유입되는 흡습액 재생관이 연결되고, 타측에 고온의 스팀이 공급되는 스팀관 및 상기 스팀에 의해 가열되어 상기 흡습액과 상기 흡습액으로부터 분리된 수증기가 배출되는 분리 배출관이 연결되는 재생부; 및 일측에 상기 분리 배출관이 연결되고 타측에 상기 수증기를 배출하는 수증기 배출관과 상기 수증기와 분리된 흡습액이 상기 저장부로 회수되는 흡습액 회수관이 연결되는 기액 분리부;를 더 포함할 수 있다.

상기 열교환부는 제1 열교환기와 제2 열교환기를 포함하되, 상기 제1 열교환기는 일측이 상기 흡습액 공급관에 연결되고, 타측이 상기 냉수 공급관 및 상기 온수 배출관에 연결되고, 상기 제2 열교환기는 일측이 상기 온수 배출관 상에 연결되고, 타측이 상기 기액 분리부의 상기 수증기 배출관에 연결될 수 있다.

상기 제1 열교환기와 연결된 상기 냉수 공급관은 상기 프리쿨러 공급관 및 상기 프리쿨러 배출관과 연결되고, 상기 제2 열교환기와 연결된 상기 온수 배출관은 상기 프리쿨러 공급관 및 상기 프리쿨러 배출관과 연결될 수 있다.

상기 제2 배기가스가 유입되는 일측이 상기 배기가스 배출관에 연결되어, 상기 제2 배기가스를 가열하여 배출시키는 히터;를 더 포함할 수 있다.

상기 히터의 타측에는 히터 공급관과 히터 배출관이 구비되되, 상기 히터 공급관은 상기 수증기 배출관에 연결되고, 상기 히터 배출관은 상기 온수 배출관에 연결될 수 있다.

상기 히터 공급관 상에 구비되어, 상기 수증기의 공급을 제어하는 히터 공급 밸브, 상기 히터 배출관 상에 구비되어, 상기 응축된 온수를 배출하는 히터 배출 밸브, 및 상기 수증기 배출관 상에서 상기 히터 공급관이 연결된 부분과 상기 제2 열교환기 사이에 구비되어, 상기 수증기의 상기 제2 열교환기 공급 밸브를 포함하고, 상기 히터 공급 밸브 및 상기 히터 배출 밸브는 상기 제2 열교환기 공급 밸브와 반대로 동작될 수 있다.

상기 히터 공급 밸브 및 상기 히터 배출 밸브가 턴온되거나 턴 오프될 때, 상기 제2 열교환기 공급 밸브는 반대로 턴 오프되거나 턴온될 수 있다.

본 발명의 일례에 따른 흡습부의 전단에서 배기가스의 열을 흡수하는 프리쿨러를 구비하여, 배기가스의 폐열을 보다 효율적으로 회수할 수 있으며, 흡습부로 공급되는 배기가스가 최적의 온도가 되도록 함으로써, 흡습부가 배기가스로부터 수분과 잠열을 충분히 흡수하여, 잠열 회수 및 백연 저감의 효율을 보다 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 프리쿨러를 구비한 배기가스의 폐열 회수 및 백연 저감 장치를 설명하기 위한 도이다.
도 2는 도 1에 도시된 프리쿨러를 구비한 배기가스의 폐열 회수 및 백연 저감 장치로 배기가스의 온도 변화를 설명하기 위한 도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에서 프리쿨러가 온수 배출관에 연결된 제1 변경례를 설명하기 위한 도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에서 프리쿨러가 냉수 공급관 및 온수 배출관에 연결된 제2 변경례를 설명하기 위한 도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 프리쿨러를 구비한 배기가스의 폐열 회수 및 백연 저감 장치를 설명하기 위한 도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명하는데 있어서, 해당 분야에 이미 공지된 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명을 부가하는 것이 본 발명의 요지를 불분명하게 할 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명에서 이를 일부 생략하도록 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 실시예들을 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 해당 분야의 관련된 사람 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 ‘포함하는’의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 후단 히터를 구비한 배기가스의 폐열 회수 및 백연 저감 장치를 설명하기 위한 도이고, 도 2는 도 1에 도시된 후단 히터를 구비한 배기가스의 폐열 회수 및 백연 저감 장치로 배기가스의 온도 변화를 설명하기 위한 도이다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 후단 히터를 구비한 배기가스의 폐열 회수 및 백연 저감 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 배기가스 공급원(1)과 연돌(2) 사이에 구비되어, 공급되는 배기가스의 수분과 잠열을 제거하여 연돌(2)로 배출함으로써, 연돌(2)을 통해 배출되는 배기가스의 백연 현상을 감소시키고, 배기가스로부터 열을 흡수하여 온수 등으로 사용할 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 후단 히터를 구비한 배기가스의 폐열 회수 및 백연 저감 장치는 흡습부(10)의 전단에서 배기가스의 열을 흡수하는 프리쿨러(30)를 구비하여, 배기가스의 폐열을 보다 효율적으로 회수할 수 있으며, 흡습부(10)로 공급되는 배기가스가 최적의 온도가 되도록 함으로써, 흡습부(10)가 배기가스로부터 수분과 잠열을 충분히 흡수하여, 잠열 회수 및 백연 저감의 효율을 보다 향상시킬 수 있다.

이와 같은 본 발명의 제1 실시예에 따른 후단 히터를 구비한 배기가스의 폐열 회수 및 백연 저감 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 흡습부(10), 저장부(20), 프리쿨러(30, precooler)를 포함하고, 열교환부(40), 비상 제어부(50), 블로어(60), 도징부(70), 재생부(80) 및 기액 분리부(90)를 더 포함할 수 있다.

흡습부(10)는 배기가스로부터 수분과 잠열을 회수하는 기능을 수행할 수 있으며, 일측이 배기가스 공급관(P1)을 통해 배기가스 공급원(1)에 연결되고, 타측이 배기가스 배출관(P2)을 통해 연돌(2)에 연결될 수 있다. 배기가스 공급원(1)에는 수분과 잠열이 회수되기 전의 제1 배기가스가 수용될 수 있다.

이와 같은 흡습부(10)는 고온의 수증기를 함유한 제1 배기가스를 흡습부(10)의 하부에 연결된 배기가스 공급관(P1)을 통해 공급받아, 흡습액을 통해 제1 배기가스로부터 수분과 잠열을 흡수하여, 제1 배기가스를 저온 건조된 상태의 제2 배기가스로 변환시키고, 제2 배기가스를 흡습부(10)의 상단에 연결된 배기가스 배출관(P2)을 통해 배출할 수 있다.

여기서, 제1 배기가스는 배기가스 공급원(1)으로부터 배기가스 공급관(P1)을 통하여 흡습부(10)로 공급되되, 60℃ ~ 200℃ 사이의 온도로 수분을 다량 함유한 상태일 수 있고, 대기의 온도에 따른 계절 및 전단의 공정, 제1 배기가스의 종류에 따른 차이가 있지만, 적어도 여름철에는 제1 배기가스는 일반적으로 100℃ 이상의 고온과 다량의 수분을 함유한 상태일 수 있다.

제2 배기가스는 흡습부(10)에서 흡습액에 의해 수분과 잠열이 회수되어 배출되는 배기가스로, 제1 배기가스보다 낮은 100℃ 이하의 온도를 가지며 건조한 상태일 수 있다.

흡습액은 흡습성 염류를 함유한 용액으로 제1 배기가스와 접촉되어 화학적 열회수 반응을 일으켜 제1 배기가스로부터 수분과 잠열을 흡수하는 물질일 수 있다. 이와 같은 흡습액은 제1 배기가스에 함유되는 수분을 냉각 및 응축시켜 회수하고, 제1 배기가스의 절대 습도를 저하시켜 제1 배기가스를 저온 건조 상태의 제2 배기가스로 변환시켜, 연돌(2)을 통해 대기 중으로 배출되는 배기가스의 백연 현상을 저하시킬 수 있다.

일례로, 흡습액은 질산 칼슘, 질산 암모늄, 황산 암모늄, 질산 바륨, 과염소산 바륨, 개미산 칼륨 (potasium formate), 염소산 나트륨 (Sodium chlorate), 질산 나트륨, 질산 칼륨, 염화나트륨, 및 염화칼슘으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 물질이 포함될 수 있으며, 흡습액의 농도는 40∼80중량% 일 수 있다.

이와 같은 흡습액은 제1 배기가스의 열량과 수분을 흡수하여 열량이 높고 농도가 낮아질 수 있다. 열량이 높은 흡습액은 장치를 순환되면서 외부에서 공급된 냉수에 열량을 공급하여, 냉수를 온수로 변환시킬 수 있다.

아울러, 농도가 낮아진 흡습액은 고압의 스팀에 의해 가열되어, 수분을 함유할 수 있는 화학적 특성이 다시 미리 결정된 상태로 환원되도록 할 수 있다.

이와 같은 흡습액은 흡습부(10)의 상단 부분에 연결된 흡습액 공급관(P4, P5)을 통해 공급되고, 흡습부(10)의 하단 부분에 연결된 흡습액 배출관(P6)을 통해, 제1 배기가스의 수분과 열량을 흡수한 흡습액이 배출될 수 있다.

흡습부(10)의 상단에는 흡습액과 제1 배기가스 사이의 접촉 면적을 크게 하기 위하여, 흡습액을 방사 형태로 분사시키는 흡습액을 분사 노즐이 구비될 수 있다.

이에 따라, 흡습부(10)의 하단으로 공급된 제1 배기가스는 흡습부(10) 내에서 화살표 방향으로 상승하게 되고, 흡습액은 분사 노즐을 통하여 분사되어 화살표 방향으로 하강하면서, 흡습액과 제1 배기가스가 서로 접촉하여, 제1 배기가스에 함유된 수분과 열량을 흡습액이 흡수할 수 있다.

이에 따라 제1 배기가스는 수분과 열량을 빼앗겨 저온 건조된 상태의 제2 배기가스로 변환되어 배기가스 배출관(P2)을 통하여 연돌(2)로 이동되어 대기중으로 배출될 수 있다.

여기서, 흡습액은 흡습부(10), 흡습액 배출관(P6), 저장부(20) 및 흡습액 공급관(P4, P5)을 통하여 순환될 수 있다.

흡습부(10)의 하단에 연결된 흡습액 배출관(P6)을 통해 배출된 흡습액은 저장부(20)에 저장될 수 있다.

저장부(20)는 제1 배기가스와 접촉한 흡습액이 흡습부(10)로부터 배출되어 저장되는 탱크 형태로 구비될 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이, 저장부(20)는 복수의 배플(21a, 21b)과 필터(22)를 구비할 수 있다.

복수의 배플(21a, 21b)은 저장부(20) 내부에 구비되어, 흡습액이 흡습액 공급관(P4, P5) 쪽으로 흐르도록 유도하는 판 형태로 구비될 수 있으며, 복수의 배플(21a, 21b)은 저장부(20) 내의 상부에서 하부 방향으로 연장되는 제1 배플(21a)과 저장부(20) 내의 하부에서 상부 방향으로 연장되는 제2 배플(21b)을 포함할 수 있다.

이와 같은 제1, 2 배플(21a, 21b)에 의해 저장부(20)는 흡습액 배출관(P6)이 연결된 영역과 흡습액 공급관(P4, P5)이 연결된 영역으로 나누어질 수 있다.

이에 따라 저장부(20) 내로 유입된 흡습액은 제1 배플(21a)과 제2 배플(21b)에 의해 흐름이 유도되어 흡습액 공급관(P4, P5) 쪽의 영역으로 이동될 수 있다.

필터(22)는 제1, 2 배플(21a, 21b) 사이에 수평 방향으로 구비되어, 흐름이 유도되는 흡습액으로부터 먼지와 같은 이물질을 필터링할 수 있다.

이와 같은 흡습액의 순환을 위해 저장부(20)로부터 흡습부(10)로 연결되는 흡습액 공급관(P4, P5)에는 흡습액을 순환시키는 모터가 구비될 수 있다.

또한, 저장부(20)에는 재생부(80)와 연결된 흡습액 재생관(P7)이 연결될 수 있으며, 흡습액을 흡습액 재생관(P7)을 통해 재생부(80)로 배출하기 위한 모터가 구비될 수 있다.

저장부(20)에는 흡습액의 저장량을 파악할 수 있는 레벨 게이지(24), 저장된 흡습액의 온도를 파악할 수 있는 온도계(23) 및 도시되지는 않았지만, 흡습액의 산도, 순도, 비중 및 농도를 센싱할 수 있는 적어도 하나의 센서가 더 구비되는 것도 가능하다.

흡습액이 제1 배기가스로부터 수분과 열량을 효율적으로 흡수하기 위해서는 흡습액의 비중, 농도, 산도, 순도, 점도 및 온도 등이 주요한 인자로 작용할 수 있다. 예를 들어, 흡습액의 온도가 미리 결정된 온도 범위보다 낮은 경우 흡습액은 고체화될 수 있으며, 흡습액의 온도가 미리 결정된 온도 범위보다 높은 경우 흡습액은 기화상태로 존재할 수 있다.

이와 같은 경우, 흡습액이 배기가스로부터 수분과 열량을 흡수하기 어려운 상태가 될 수 있고, 흡습액의 농도가 원하는 범위 내에 있지 않은 경우, 흡습액의 수분 및 열량에 대한 흡수율이 감소할 수 있다.

또한, 흡습액이 흡습부(10)와 저장부(20) 사이를 순환하면서 반복적으로 사용되는 경우, 흡습액이 자연 소진되면서 흡습액의 저장량이 감소할 수 있다.

이와 같은 흡습액의 용량 감소를 보충하기 위해, 흡습액을 보충하는 도징부(70)가 저장부(20)에 연결되어 구비될 수 있다.

도징부(70)는 일단이 저장부(20)에 배관을 통해 연결되어, 저장부(20)에 담긴 흡습액의 레벨 게이지(24), 비중, 농도, 산도, 순도, 점도 및 온도 중 적어도 하나에 따라 저장부(20)로 흡습액을 보충할 수 있다.

이와 같은 도징부(70)는 저장부(20) 내의 흡습액 저장량이 감소하거나 온도가 미리 결정된 온도 범위를 벗어나는 경우, 흡습액을 저장부(20)로 보충할 수 있고, 또는 저장부(20) 내의 흡습액의 비중, 농도, 산도, 점도 및 순도 중 적어도 하나가 미리 결정된 범위를 벗어나는 경우에도 흡습액을 보충할 수 있다.

열교환부(40)는 저장부(20)와 흡습부(10) 사이를 연결하는 흡습액 공급관(P4, P5) 상에 위치하여, 흡습액이 저장부(20)로부터 흡습부(10)로 공급될 때, 흡습액으로부터 열량을 회수할 수 있다.

열교환부(40) 내에서는 흡습액과 냉수가 각각의 배관을 통해 독립적으로 흐를 수 있으나, 흡습액이 흐르는 배관과 냉수가 흐르는 배관은 서로 교차하여 접촉되어 있어, 상호간에 열을 교환할 수 있다.

이를 위해, 열교환부(40)는 일측에 흡습액 공급관(P4, P5)이 연결되며 타측에 냉수가 공급되는 냉수 공급관(P12) 및 냉수가 흡습액의 열을 흡수하여 생성된 온수를 배출하는 온수 배출관(P14)이 연결될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일례에 따른 배기 가스 폐열회수 및 백연저감 장치는 제1 배기가스로부터 흡수한 열량을 이용하여, 냉수를 가열하여 온수를 생성할 수 있으며, 생성된 온수를 생활 용수 등으로 활용할 수 있어, 탄소 배출을 억제하고 에너지를 절감할 수 있다.

이와 같은 열교환부(40)는 서로 연결된 제1 열교환기(41)와 제2 열교환기(42)를 포함할 수 있다.

제1 열교환기(41)는 일측이 흡습액 공급관(P4, P5)에 연결되고, 타측이 냉수 공급관(P12) 및 온수 배출관(P13, P14)에 연결되고, 제2 열교환기(42)는 일측이 제1 열교환기(41)에 연결된 온수 배출관(P13, P14) 상에 연결되고, 타측이 기액 분리부(90)의 수증기 배출관(P10)에 연결될 수 있다. 여기서, 수증기 배출관(P10)으로는 기액 분리부(90)에서 생성되는 고온의 수증기가 공급될 수 있다.

이와 같은 제1 열교환기(41) 내에서는 흡습액 공급관(P4, P5)과 냉수 공급관(P12)이 서로 교차되도록 구비되고, 제1 열교환기(41) 내에서는 온수 배출관(P14)과 수증기 배출관(P10)이 서로 교차되도록 구비될 수 있다.

이에 따라, 제1 열교환기(41)는 냉수를 이용하여 흡습액의 열량을 흡수하고, 냉수를 온수로 변환하고, 제2 열교환기(42)는 수증기 배출관(P10)을 통해 배출되는 수증기를 이용하여, 제1 열교환기(41)에서 배출되는 온수의 온도를 더욱 높여, 온수 배출관(P14)을 통해 배출할 수 있다.

이와 같이, 열교환부(40)는 제1, 2 열교환기(41, 42)를 통해, 냉수로 흡습액의 열량을 흡수하여 70℃ ~ 90℃ 사이의 온수를 생성할 수 있다.

여기서, 열교환부(40)에 연결된 냉수 공급관(P12) 및 온수 배출관(P14) 중 적어도 하나는 프리쿨러(30)에 연결될 수 있다. 일례로, 제1 열교환기(41)와 연결된 냉수 공급관(P12)이 프리쿨러 공급관(P31b) 및 프리쿨러 배출관(P31a)과 연결되거나, 및/또는 제2 열교환기(42)와 연결된 온수 배출관(P14)은 프리쿨러 공급관(P35b) 및 프리쿨러 배출관(P35a)과 연결될 수 있다. 이에 대해서는 이하에서 프리쿨러(30)에 대해 설명할 때, 구체적으로 설명한다.

재생부(80)는 흡습액이 수분을 흡수할 수 있는 화학적 특성을 향상시키는 역할을 수행하며, 이를 위해, 재생부(80)는 일측에 저장부(20)로부터 흡습액이 유입되는 흡습액 재생관(P7) 및 스팀에 의해 가열되어 흡습액과 흡습액으로부터 분리된 수증기가 배출되는 분리 배출관(P8)이 연결되고, 타측에 고온의 스팀이 공급되는 스팀 공급관(P15)과 스팀이 응축되어 배출되는 스팀 배출관(P16)이 연결될 수 있다. 재생부(80) 내에서는 흡습액 재생관(P7)과 스팀 공급관(P15)이 서로 교차하여 구비될 수 있다. 즉, 재생부 내에서 흡습액과 스팀은 서로 독립된 배관을 통하여 흐르되, 각 배관은 서로 교차하여 접촉되어 있어, 상호간에 열을 교환할 수 있다. 재생부(80)에서는 흡습액이 고온의 스팀에 의해 가열되면서, 흡습액에 함유된 수분이 분리되어 수증기로 배출될 수 있다. 이에 따라 재생부(80)에서 수분 함유량이 높은 흡습액은 스팀에 의해 수증기를 배출하면서 수분 함유량이 상대적으로 낮은 흡습액으로 화학적 특성이 변화될 수 있다.

이와 같은, 본 발명의 일례에 따른 배기 가스 폐열회수 및 백연저감 장치는 흡습부(10)와 저장부(20)를 통해 흡습액을 반복 순환하면서, 제1 배기가스의 수분과 열량을 흡수하는데 사용한다. 그러나, 이와 같은 사용이 반복되면 흡습액의 수분 흡수 특성이 저하될 수 있다.

위에서는 재생부(80)가 흡습액을 스팀으로 가열하는 경우를 일례로 설명하였지만, 본 발명은 반드시 스팀에 한정되는 것은 아니고, 스팀이 아닌 고온의 가스, 유증기 또는 유체 등이 이용되는 흡습액을 가열하는데 이용될 수도 있다.

본 발명은 이와 같이 흡습액의 수분 흡수 특성이 저하되는 것을 방지하기 위하여, 재생부(80)를 통하여 흡습액을 가열하여, 흡습액이 수분을 함유할 수 있는 화학적 특성이 향상되도록 할 수 있다.

기액 분리부(90)는 내부에 공간이 구비되는 통 형태로 구비되어 일측에 분리 배출관(P8)이 연결되고 타측에 수증기를 배출하는 수증기 배출관(P10)과 수증기와 분리된 흡습액이 저장부(20)로 회수되는 흡습액 회수관(P9)이 연결될 수 있다. 여기서, 분리 배출관(P8)은 기액 분리부(90)의 측면에, 수증기 배출관(P10)은 기액 분리부(90)의 상부에, 흡습액 회수관(P9)은 기액 분리부(90)의 하부에 연결될 수 있다.

이에 따라, 재생부(80)에서 배출되는 흡습액과 흡습액으로부터 분리된 수증기가 분리 배출관(P8)을 통해 유입되면, 기액 분리부(90) 내에서 흡습액은 하부에, 수증기는 상부에 위치하게 될 수 있다.

이에 따라, 기액 분리부(90)에서 배출되는 수증기는 상부에 연결된 수증기 배출관(P10)을 통해 배출되되, 도 1에 도시된 바와 같이, 수증기 배출관(P10)은 제2 열교환기(42)에 연결되어 온수를 더 가열하는데 이용될 수 있다.

기액 분리부(90)에서 배출되는 흡습액은 수분을 함유할 수 있는 화학적 특성이 향상된 상태로 흡습액 회수관(P9)을 통해 저장부(20)로 회수될 수 있다.

비상 제어부(50)는 흡습부(10)나 열교환부(40)가 제대로 동작되지 않거나, 흡습액이나 원하는 온도나 농도 범위를 벗어나는 경우에, 제1 배기가스가 흡습부(10)를 통하지 않고 바로 연돌(2)을 통해 대기중으로 배출되도록 할 수 있다.

이를 위해, 비상 제어부(50)는 배기가스 공급관(P1)의 끝단과 배기가스 배출관(P2)의 끝단에는 구비될 수 있으며, 배기가스 공급관(P1)에 연결된 배기가스 공급 밸브(51a), 배기가스 배출관(P2)에 연결된 배기가스 배출 밸브(51b), 및 배기가스 공급 밸브(51a)와 배기가스 배출 밸브(51b) 사이에 구비된 흡습부 바이패스 밸브(52)를 포함할 수 있다.

여기서, 흡습부 바이패스 밸브(52)는 배기가스 공급 밸브(51a) 및 배기가스 배출 밸브(51b)와 반대로 동작되어, 제1 배기가스 흡습부(10)를 통하지 않고 외부로 배출되도록 제어할 수 있다.

예를 들어, 배기가스 공급 밸브(51a)와 배기가스 배출 밸브(51b)가 턴온된 상태일 때, 흡습부 바이패스 밸브(52)는 턴오프된 상태일 수 있으며, 이와 같은 경우에 배기가스 공급원(1)으로부터 공급된 제1 배기가스는 배기가스 공급관(P1)을 통해 흡습부(10)로 공급되고, 흡습부(10)에서 처리된 제2 배기가스는 배기가스 배출관(P2)을 통해 연돌(2) 방향으로 배출될 수 있다.

그러나, 비상 상황에서는 배기가스 공급 밸브(51a)와 배기가스 배출 밸브(51b)가 턴 오프될 수 있으며, 흡습부 바이패스 밸브(52)는 턴 온되어, 제1 배기가스는 흡습부(10)를 통하지 않고 바로 연돌(2)을 통해 대기중으로 배출될 수 있다.

블로어(60)는 흡습부(10)와 배기가스 배출 밸브(51b) 사이의 배기가스 배출관(P2) 상에 위치하여, 흡습부(10)로부터 배출되는 제2 배기가스의 배출 속도를 가속시킬 수 있다.

프리쿨러(30)는 배기가스 공급관(P1) 상에 구비되어, 외부로부터 유입된 유입수로 제1 배기가스의 열을 냉각시켜, 냉각된 제1 배기가스를 흡습부(10)로 공급될 수 있다.

구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 배기가스가 100℃ 보다 높은 제1 온도(T1)로 배기가스 공급관(P1)을 통하여 유입될 때, 프리쿨러(30)는 제1 배기가스를 100℃ 보다 높은 제1 온도(T1)로부터 제1 온도(T1) 내지 100℃ 사이의 제2 온도(T2)로 냉각될 수 있다.

일례로, 프리쿨러(30)에서 냉각된 제1 배기가스의 제2 온도(T2)는 110℃ ~ 120℃ 사이일 수 있다. 이와 같은 온도범위로 제1 배기가스가 흡습부(10)로 공급되는 경우, 흡습액에 의한 흡열 및 흡수 반응이 매우 효율적일 수 있다.

흡습부(10)에서 흡습액에 의해 열량과 수분이 회수된 제2 배기가스의 온도는 100℃보다 낮은 제3 온도(T3)일 수 있으며, 제3 온도(T3)의 범위는 일례로 50℃ ~ 70℃ 사이일 수 있다.

프리쿨러(30)는 도 2와 같이, 100℃보다 높은 제1 온도(T1)를 갖는 제1 배기가스를 100℃ 사이의 보다 높은 제2 온도(T2)를 갖도록 냉각시켜, 흡습부(10)로 최적의 온도를 갖는 제1 배기가스가 공급되도록 할 수 있다.

이와 같은 프리쿨러(30)는 냉각을 보다 효율적으로 제어하고, 냉각의 정도를 적절하게 조절하기 위해, 냉수 공급관(P12) 또는 온수 배출관(P14)에 연결되어, 유입수로 냉수 또는 온수가 공급될 수 있다.

아울러, 프리쿨러(30)에서 제1 배기가스의 열을 흡수한 유입수는 냉수 공급관(P12) 또는 온수 배출관(P14)으로 배출될 수 있다.

구체적으로, 프리쿨러(30)에는 유입수가 공급되는 프리쿨러 공급관(P31b)과 유입수가 배출되는 프리쿨러 배출관(P31a)이 연결될 수 있다.

여기서, 프리쿨러 공급관(P31b)은 냉수 공급관(P12) 또는 온수 배출관(P14)에 연결되고, 프리쿨러 배출관(P31a)은 냉수 공급관(P12) 또는 온수 배출관(P14) 중 프리쿨러 공급관(P31b)이 연결된 배관과 연결될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일례로, 프리쿨러 공급관(P31b)과 프리쿨러 배출관(P31a)은 냉수 공급관(P12)에 연결될 수 있으며, 프리쿨러 공급관(P31b)을 통해 프리쿨러(30)로 냉수가 공급되도록 할 수 있으며, 프리쿨러(30)에서 제1 배기가스에 의해 가열된 냉수는 프리쿨러 배출관(P31a)을 통해 냉수 공급관(P12)으로 다시 회수되어 제1 열교환기(41)로 공급될 수 있다.

여기서, 프리쿨러 공급관(P31b)은 유입수의 공급을 제어하는 프리쿨러 공급 밸브(31b)를 구비할 수 있고, 프리쿨러 배출관(P31a)은 유입수의 배출을 제어하는 프리쿨러 배출 밸브(31a)를 구비할 수 있다.

아울러, 프리쿨러 바이패스 밸브(32)가 냉수 공급관(P12)에서 프리쿨러 공급관(P31b)이 연결된 부분과 프리쿨러 배출관(P31a)이 연결된 부분 사이에 구비될 수 있다. 프리쿨러 바이패스 밸브(32)는 프리쿨러 공급 밸브(31b) 및 프리쿨러 배출 밸브(31a)와 반대로 동작할 수 있다.

일례로, 프리쿨러 공급 밸브(31b)와 프리쿨러 배출 밸브(31a)가 턴 온되면, 프리쿨러 바이패스 밸브(32)는 턴 오프될 수 있고, 이에 따라, 냉수 공급관(P12)으로 공급되는 냉수는 프리쿨러(30)로 공급되어 제1 배기가스를 냉각시키고, 제1 배기가스의 열량을 흡수한 냉수는 제1 열교환기(41)로 공급될 수 있다.

반대로, 프리쿨러 공급 밸브(31b)와 프리쿨러 배출 밸브(31a)가 턴 오프되면, 프리쿨러 바이패스 밸브(32)는 턴 온될 수 있고, 이에 따라, 냉수 공급관(P12)으로 공급되는 냉수는 프리쿨러(30)로 공급되지 않고, 바로 제1 열교환기(41)로 공급될 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 프리쿨러 공급 밸브(31b)와 프리쿨러 배출 밸브(31a) 및 프리쿨러 바이패스 밸브(32)를 구비하여, 프리쿨러(30)를 동작시키거나 정지시켜, 계절에 따라 다른 온도로 공급되는 제1 배기가스의 제1 온도(T1)에 적절하게 대응하여, 흡습부(10)의 효율을 보다 최적화시킬 수 있다.

도 1에서는 본 발명에 따른 프리쿨러(30)가 냉수 공급관(P12)에만 연결되는 경우를 일례로 설명하였지만, 프리쿨러(30)가 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 온수 배출관(P14)에 연결되는 것도 가능하다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에서 프리쿨러(30)가 온수 배출관(P14)에 연결된 제1 변경례를 설명하기 위한 도이다.

도 3 이하에서는 앞선 도 1 및 도 2에서 설명한 내용과 중복되는 부분에 대해서는 도 1 및 도 2의 설명 내용으로 대체하고, 다른 부분을 위주로 설명한다.

본 발명의 제1 실시예에 대한 제1 변경례에서는 도 3에 도시된 바와 같이, 프리쿨러 공급관(P35a)과 프리쿨러 배출관(P35b)이 온수 배출관(P14)에 연결될 수 있다.

여기서, 프리쿨러 공급관(P35a)은 온수 배출관(P14)과 연결되고, 프리쿨러 배출관(P35b)은 프리쿨러 공급관(P35a)이 연결된 온수 배출관(P14)의 후단에 연결될 수 있고, 프리쿨러 공급관(P35a)에는 프리쿨러 공급 밸브(35a)가, 프리쿨러 배출관(P35b)에는 프리쿨러 배출 밸브(35b)가 구비될 수 있다.

아울러, 프리쿨러 바이패스 밸브(36)가 온수 배출관(P14)에서 프리쿨러 공급관(P35a)이 연결된 부분과 프리쿨러 배출관(P35b)이 연결된 부분 사이에 구비될 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 제1 변경례에서는 제2 열교환기(42)를 통해 배출되는 70℃ ~ 90℃ 사이의 온수를 프리쿨러(30)로 공급하여, 100℃ 이상의 제1 온도(T1)를 갖는 제1 배기가스를 냉각시키는 것도 가능하다.

아울러, 본 발명은 앞선 제1, 2 실시예를 병합하여 구현되는 것도 가능하다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에서 프리쿨러(30)가 냉수 공급관(P12) 및 온수 배출관(P14)에 연결된 제2 변경례를 설명하기 위한 도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제2 변경례에 따른 본 발명은 프리쿨러(30)에 냉수 및 온수가 선택적으로 공급되도록 할 수 있다.

구체적으로, 제2 변경례에서는 프리쿨러 공급관은 제1, 2 프리쿨러 공급관(P31b, P35a)을 포함하고, 프리쿨러 배출관은 제1, 2 프리쿨러 배출관(P31a, P35b)을 포함할 수 있다.

제1 프리쿨러 공급관(P31b)과 제1 프리쿨러 배출관(P31a)은 냉수 공급관(P12)에 연결되고, 제2 프리쿨러 공급관(P35a)과 제2 프리쿨러 배출관(P35b)은 온수 배출관(P14)에 연결될 수 있다.

아울러, 제1, 2 프리쿨러 공급관(P31b, P35a) 각각은 제1, 2 프리쿨러 공급 밸브(31b, 35a)를 구비하고, 제1, 2 프리쿨러 배출관(P31a, P35b) 각각은 제1, 2 프리쿨러 배출 밸브(31a, P35b)를 구비할 수 있다.

아울러, 냉수 공급관(P12)에는 제1 프리쿨러 바이패스 밸브(32)가, 온수 배출관(P14)에는 제2 프리쿨러 바이패스 밸브(36)가 구비될 수 있다.

이에 따라, 제2 변경례에서는 프리쿨러(30)로 냉수를 공급하고자 할 때, 제1 프리쿨러 공급 밸브(31b)와 제1 프리쿨러 배출 밸브(31a)를 턴 온하고, 제1 프리쿨러 바이패스 밸브(32)는 턴 오프하여 프리쿨러(30)에 냉수를 공급하고, 프리쿨러(30)에 온수의 공급을 막기 위하여, 제2 프리쿨러 공급 밸브(35a)와 제2 프리쿨러 배출 밸브(35b)를 턴 오프하고, 제2 프리쿨러 바이패스 밸브(36)는 턴 온할 수 있다.

반대로, 프리쿨러(30)로 온수를 공급하고자 할 때, 제2 프리쿨러 공급 밸브(35a)와 제2 프리쿨러 배출 밸브(35b)를 턴 온하고, 제2 프리쿨러 바이패스 밸브(36)는 턴 오프하여 프리쿨러(30)에 온수를 공급하고, 프리쿨러(30)에 냉수의 공급을 막기 위하여, 제1 프리쿨러 공급 밸브(31b)와 제1 프리쿨러 배출 밸브(31a)를 턴 오프하고, 제1 프리쿨러 바이패스 밸브(32)는 턴 온할 수 있다.

이와 같은 제2 변경례는 계절 및 전단의 공정, 제1 배기가스의 종류 등 상황에 따라 제1 배기가스의 제1 온도(T1)가 달라질 수 있는데, 이와 같은 제1 배기가스의 제1 온도(T1)가 다르게 입력되더라도, 이에 대응하여 프리쿨러(30)로 냉수 또는 온수를 선택적으로 공급할 수 있어, 배기 가스 폐열회수 및 백연저감 장치의 효율과 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 후단 히터를 구비한 배기가스의 폐열 회수 및 백연 저감 장치를 설명하기 위한 도이다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 배기 가스 폐열회수 및 백연저감 장치는 도 5에 도시된 바와 같이, 흡습부(10)의 후단에 제2 배기가스를 가열하기 위하여, 배기가스 배출관(P2)에 연결되는 히터(100)를 더 구비될 수 있다.

히터(100)는 배기가스 배출관(P2)으로 유입되는 제2 배기가스를 가열하여 연돌(2) 쪽으로 배출할 수 있다. 이를 위해, 히터(100)의 일측으로는 제2 배기가스가 공급되고, 히터(100)의 타측으로는 제2 배기가스보다 온도가 높은 수증기나 유입수가 공급될 수 있다.

일례로, 도 5에 도시된 바와 같이, 히터(100)의 타측에는 히터 공급관(P110a)과 히터 배출관(P110b)이 연결되되, 히터 공급관(P110a)은 수증기 배출관(P10)에 연결되고, 히터 배출관(P110b)은 수증기가 응축되어 제2 열교환기(42)로부터 배출되는 배관(P11)에 연결될 수 있다.

즉, 히터 배출관(P110b)은 제2 열교환기(42)에 연결된 응축수 배관(P11)에 연결될 수 있다. 응축수 배관(P11)에는 수증기 배출관(P10)을 통하여 제2 열교환기(42)로 공급된 수증기가 제1 열교환기(P41)로부터 유입되는 유입수를 가열하면서 응축된 응축수가 배출될 수 있다. 이와 같은 응축수 배관(P11)에 히터 배출관(P110b)가 연결될 수 있다.이에 따라, 히터(100)의 일측으로는 제2 배기가스가 유입되고, 히터(100)의 타측으로는 히터 공급관(P110a)을 통하여 제2 배기가스보다 온도가 높은 수증기가 유입되어, 히터(100)에서 제2 배기가스가 가열되어 제2 배기가스의 온도가 상승할 수 있다.

제2 배기가스는 흡습부(10)에서 수분과 열량이 회수된 저온 건조된 배기가스일 수 있다. 일례로, 제2 배기가스는 수분이 거의 없는 건조한 상태로 50℃ ~ 60℃ 내외의 온도를 가질 수 있다.

이와 같이, 50℃ ~ 60℃ 내외의 건조한 제2 배기가스의 경우, 이슬점이 25℃ ~ 35℃ 사이로 상대적으로 낮아질 수 있다. 대기의 온도가 대략 20℃ ~ 35℃ 사이인 여름의 경우, 낮은 온도를 갖는 제2 배기가스가 이슬점 온도 이하로 쉽게 냉각되지 않아, 연돌(2)을 통하여 대기로 배출하더라도 백연이 발생하지 않을 수 있다.

그러나, 겨울철의 경우, 대기의 온도가 대략 -10℃ ~ 5℃ 사이이므로, 50℃ ~ 60℃ 내외의 건조한 제2 배기가스를 배출하는 경우, 연돌(2)을 통해 배출되는 과정에서 25℃ ~ 35℃ 사이로 형성되는 이슬점까지 빠른 시간 내에 도달되어, 연돌(2)을 빠져나와 대기중으로 배출될 때에 백연이 발생할 가능성이 있다.

그러나, 본 발명과 같이, 히터(100)를 통해 제2 배기가스를 가열하여 제2 배기가스의 온도를 80℃ ~ 100℃까지 상승시키면, 연돌(2)을 빠져나와도 한동안 이슬점보다 높은 상태를 유지하여, 백연의 발생을 억제할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 제2 실시예는 히터(100)를 더 구비함으로써, 백연의 발생을 더욱 억제할 수 있다.

더불어, 본 발명은 제2 실시예가 도 1에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 히터(100)가 더 구비된 경우를 일례로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 제1 실시예의 제1 변경례 및 제2 변경례에도 동일하게 히터(100)가 더 구비되는 것으로 적용될 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 흡습부(10)의 전단에서 제1 배기가스의 열을 흡수하는 프리쿨러(30)를 구비하여, 제1 배기가스의 폐열을 보다 효율적으로 회수할 수 있으며, 흡습부(10)로 공급되는 제1 배기가스가 최적의 온도가 되도록 함으로써, 흡습부(10)가 배기가스로부터 수분과 잠열을 충분히 흡수하도록 할 수 있어, 잠열 회수 및 백연 저감의 효율을 보다 향상시킬 수 있다.

더불어, 흡습부(10)의 후단에 제2 배기가스를 가열하는 히터(100)를 구비함으로써, 겨울철에도 백연이 발생하는 현상을 더욱 효과적으로 억제할 수 있다.

아울러, 도 5에서는 히터(100)에 연결된 히터 공급관(P110a)이 수증기 배출관(P10)과 연결되는 경우를 일례로 도시하였으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 히터 공급관(P110a)이 온수 배출관(P14)에 연결되는 것도 가능하다. 이에 따라 히터(100)는 온수 배출관(P14)으로부터 온수를 공급받아 제2 배기가스를 가열하는 것도 가능하다.

본 발명의 각 실시예에 개시된 기술적 특징들은 해당 실시예에만 한정되는 것은 아니고, 서로 양립 불가능하지 않은 이상, 각 실시예에 개시된 기술적 특징들은 서로 다른 실시예에 병합되어 적용될 수 있다.

따라서, 각 실시예에서는 각각의 기술적 특징을 위주로 설명하지만, 각 기술적 특징이 서로 양립 불가능하지 않은 이상, 서로 병합되어 적용될 수 있다.

본 발명은 상술한 실시예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 관점에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 본 명세서의 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

1: 배기가스 공급원 2: 연돌
10: 흡습부 20: 저장부
30: 프리쿨러 40: 열교환부
50: 비상 제어부 60: 블로어
70: 도징부 80: 재생부
90: 기액 분리부 100: 히터

Claims

고온의 수증기를 함유한 제1 배기가스를 배기가스 공급관을 통해 공급받아, 흡습액을 통해 상기 제1 배기가스로부터 수분과 열량을 흡수하고, 상기 제1 배기가스가 저온 건조된 상태의 제2 배기가스를 배기가스 배출관을 통해 배출하는 흡습부;
상기 제1 배기가스와 접촉한 상기 흡습액이 상기 흡습부로부터 배출되어 저장되는 저장부; 및
상기 배기가스 공급관 상에 구비되어, 외부로부터 유입된 유입수로 상기 제1 배기가스의 열을 냉각시키는 프리쿨러;
를 포함하는 프리쿨러를 구비한 배기가스 폐열회수 및 백연저감 장치.
제2 항에 있어서,
상기 프리쿨러에서, 상기 제1 배기가스는 100℃ 보다 높은 제1 온도로부터 상기 제1 온도 내지 100℃ 사이의 제2 온도로 냉각되는 프리쿨러를 구비한 배기가스 폐열회수 및 백연저감 장치.
제2 항에 있어서,
상기 흡습액으로부터 열량을 회수하기 위하여, 일측에 상기 흡습액이 상기 저장부로부터 상기 흡습부로 공급되는 흡습액 공급관이 연결되며, 타측에 냉수가 공급되는 냉수 공급관 및 상기 냉수가 상기 흡습액의 열을 흡수하여 생성된 온수를 배출하는 온수 배출관이 연결되는 열교환부;를 더 포함하고,
상기 프리쿨러는 상기 냉수 공급관 또는 상기 온수 배출관과 연결되어, 상기 냉수 또는 상기 온수가 상기 유입수로 공급되고,
상기 프리쿨러에서 상기 제1 배기가스의 열을 흡수한 상기 유입수는 상기 냉수 공급관 또는 상기 온수 배출관으로 배출되는 프리쿨러를 구비한 배기가스 폐열회수 및 백연저감 장치.
제3 항에 있어서,
상기 프리쿨러에는 상기 유입수가 공급되는 프리쿨러 공급관과 상기 유입수가 배출되는 프리쿨러 배출관이 연결되고,
상기 프리쿨러 공급관은 상기 냉수 공급관 또는 상기 온수 배출관과 연결되되, 상기 유입수의 공급을 제어하는 프리쿨러 공급 밸브를 구비하고,
상기 프리쿨러 배출관은 상기 냉수 공급관 또는 상기 온수 배출관 중 상기 프리쿨러 공급관이 연결된 배관과 연결되되, 상기 유입수의 배출을 제어하는 프리쿨러 배출 밸브를 구비하고,
상기 냉수 공급관 또는 상기 온수 배출관에서 상기 프리쿨러 공급관이 연결된 부분과 상기 프리쿨러 배출관이 연결된 부분 사이에는 상기 프리쿨러 공급 밸브 및 상기 프리쿨러 배출 밸브와 반대로 동작하는 프리쿨러 바이패스 밸브가 구비되는 프리쿨러를 구비한 배기가스 폐열회수 및 백연저감 장치.
제4 항에 있어서,
상기 프리쿨러 공급관 및 상기 프리쿨러 배출관 각각은 상기 냉수 공급관 및 상기 온수 배출관과 각각 연결되고,
상기 프리쿨러로 냉수가 공급될 때, 상기 온수 배출관과 연결된 상기 프리쿨러 공급 밸브 및 상기 프리쿨러 배출 밸브는 턴 오프되고, 상기 온수 배출관에 연결된 프리쿨러 바이패스 밸브가 턴 온되고,
상기 프리쿨러로 온수가 공급될 때, 상기 냉수 공급관과 연결된 상기 프리쿨러 공급 밸브 및 상기 프리쿨러 배출 밸브는 턴 오프되고, 상기 냉수 공급관에 연결된 프리쿨러 바이패스 밸브가 턴 온되는 프리쿨러를 구비한 배기가스 폐열회수 및 백연저감 장치.
제1 항에 있어서,
상기 배기가스 공급관의 끝단과 상기 배기가스 배출관의 끝단에는 상기 흡습부를 통하지 않고 상기 제1 배기가스를 외부로 배출하는 비상 제어부가 구비되는 프리쿨러를 구비한 배기가스 폐열회수 및 백연저감 장치.
제6 항에 있어서,
상기 비상 제어부는
상기 배기가스 공급관에 연결된 배기가스 공급 밸브,
상기 배기가스 배출관에 연결된 배기가스 배출 밸브, 및
상기 배기가스 공급 밸브와 상기 배기가스 배출 밸브 사이에 구비되어, 상기 배기가스 공급 밸브 및 상기 배기가스 배출 밸브와 반대로 동작되어, 상기 제1 배기가스 상기 흡습부를 통하지 않고 외부로 배출되도록 제어하는 흡습부 바이패스 밸브를 구비하는 프리쿨러를 구비한 배기가스 폐열회수 및 백연저감 장치.
제6 항에 있어서,
상기 배기가스 배출관 상에 위치하여, 상기 흡습부로부터 배출되는 상기 제2 배기가스의 배출 속도를 가속시키는 블로어를 더 구비하는 프리쿨러를 구비한 배기가스 폐열회수 및 백연저감 장치.
제1 항에 있어서,
상기 저장부는
상기 저장부 내부에 구비되어, 상기 흡습액의 흐름을 유도하는 복수의 배플; 및
상기 복수의 배플 사이에 구비되어, 상기 흡습액으로부터 이물질을 필터링하는 필터;를 구비하는 프리쿨러를 구비한 배기가스 폐열회수 및 백연저감 장치.
제9 항에 있어서,
일단이 상기 저장부에 연결되어, 상기 저장부에 담긴 상기 흡습액의 레벨 게이지, 비중, 농도, 산도, 순도, 점도 및 온도 중 적어도 하나에 따라 상기 저장부로 상기 흡습액을 보충하는 도징(Dosing)부를 더 구비하는 프리쿨러를 구비한 배기가스 폐열회수 및 백연저감 장치.
제1 항에 있어서,
일측에 상기 저장부로부터 상기 흡습액이 유입되는 흡습액 재생관이 연결되고, 타측에 고온의 스팀이 공급되는 스팀관 및 상기 스팀에 의해 가열되어 상기 흡습액과 상기 흡습액으로부터 분리된 수증기가 배출되는 분리 배출관이 연결되는 재생부; 및
일측에 상기 분리 배출관이 연결되고 타측에 상기 수증기를 배출하는 수증기 배출관과 상기 수증기와 분리된 흡습액이 상기 저장부로 회수되는 흡습액 회수관이 연결되는 기액 분리부;를 더 포함하는 프리쿨러를 구비한 배기가스 폐열회수 및 백연저감 장치.
제3 항에 있어서,
상기 열교환부는 제1 열교환기와 제2 열교환기를 포함하되,
상기 제1 열교환기는 일측이 상기 흡습액 공급관에 연결되고, 타측이 상기 냉수 공급관 및 상기 온수 배출관에 연결되고,
상기 제2 열교환기는 일측이 상기 온수 배출관 상에 연결되고, 타측이 상기 기액 분리부의 상기 수증기 배출관에 연결되는 프리쿨러를 구비한 배기가스 폐열회수 및 백연저감 장치.
제12 항에 있어서,
상기 제1 열교환기와 연결된 상기 냉수 공급관은 상기 프리쿨러 공급관 및 상기 프리쿨러 배출관과 연결되는 프리쿨러를 구비한 배기가스 폐열회수 및 백연저감 장치.
제12 항에 있어서,
상기 제2 열교환기와 연결된 상기 온수 배출관은 상기 프리쿨러 공급관 및 상기 프리쿨러 배출관과 연결되는 프리쿨러를 구비한 배기가스 폐열회수 및 백연저감 장치.
제1 항에 있어서,
일측이 상기 제2 배기가스가 유입되는 상기 배기가스 배출관에 연결되어, 상기 제2 배기가스를 가열하여 배출시키는 히터;를 더 포함하는 프리쿨러를 구비한 배기가스 폐열회수 및 백연저감 장치.
제15 항에 있어서,
상기 히터의 타측에는 히터 공급관과 히터 배출관이 구비되되,
상기 히터 공급관은 상기 수증기 배출관에 연결되고,
상기 히터 배출관은 상기 온수 배출관에 연결되는 프리쿨러를 구비한 배기가스 폐열회수 및 백연저감 장치.
제16 항에 있어서,
상기 히터 공급관 상에 구비되어, 상기 수증기의 공급을 제어하는 히터 공급 밸브,
상기 히터 배출관 상에 구비되어, 상기 응축된 온수를 배출하는 히터 배출 밸브, 및
상기 수증기 배출관 상에서 상기 히터 공급관이 연결된 부분과 상기 제2 열교환기 사이에 구비되어, 상기 수증기의 상기 제2 열교환기 공급 밸브를 포함하고,
상기 히터 공급 밸브 및 상기 히터 배출 밸브는 상기 제2 열교환기 공급 밸브와 반대로 동작되는 프리쿨러를 구비한 배기가스 폐열회수 및 백연저감 장치.
제17 항에 있어서,
상기 히터 공급 밸브 및 상기 히터 배출 밸브가 턴온되거나 턴 오프될 때, 상기 제2 열교환기 공급 밸브는 반대로 턴 오프되거나 턴온되는 프리쿨러를 구비한 배기가스 폐열회수 및 백연저감 장치.