KR20230030819A - 비말 비산방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐수를 진공 증발하여 농축시키는 진공 증발농축시스템의 비말 비산방지장치에 관한 것으로, 농축기에서 가열된 폐액을 비산시킬 때 발생되는 비말의 비산을 방지할 수 있도록 한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 가열된 폐액의 토출부위가 상부를 향하도록 공급관(160)을 챔버(100)의 내부에 노출되게 설치하고 상기 공급관(160)의 상부에는 지지부재(170)를 이용하여 비산유도판(180)을 이격되게 설치하여 폐액의 토출압력에 의해 폐액이 비산유도판(180)에 부딪혀 챔버(100)의 내벽으로 비산됨에 따라 폐액이 포물선형태로 수막(190)을 형성하는 것을 특징으로 한다.

Description

비말 비산방지장치{Nonmal anti-lacerative device}

본 발명은 폐수를 진공 증발하여 농축시키는 진공 증발농축시스템에 관한 것으로써, 좀 더 구체적으로는 농축기에서 가열된 폐액을 비산시킬 때 발생되는 비말의 비산을 방지할 수 있도록 하는 비말 비산방지장치에 관한 것이다.

일반적으로, 공업 폐수 등을 정화하여 처리하는 방법으로는, 응집제를 폐수에 투여하여 응집된 이물질이 침강되도록 하여 제거하는 방법과, 폐수 중에 포함된 이물질을 스크린으로 걸러내어 제거하는 방법이 있다.

또한, 1차적으로 이물질이 걸러진 폐수를 2차 처리시설인 증발농축기로 공급하여서, 증발농축기에서 폐수를 가열하여 증발시키고 잔류하는 슬러지를 분리시키고 방법도 사용된다.

이와 같은 증발농축기를 이용한 폐수 처리 과정은 폐수를 증기와 잔류농축액으로 분리하는 과정으로써, 농축과정의 반복에 따라 농축액의 농축도가 상승하게 되면 비점(沸點)이 상승하게 되어 증발효율이 급격하게 감소하게 된다.

이때, 농축액 중 무기염류 또는 유기염류가 제1증발기나 열교환기 내부에 부착되게 되어 열전달효율을 저하시킨다.

도 1은 종래의 폐수처리 시스템의 일 예의 구성을 개략적으로 보여주는 도면으로써, 챔버(10)와, 저온의 유체가 흐르는 냉각관을 구비하는 응축부(20)와, 결로현상으로 냉각관의 표면에 생성된 응축수를 수용하는 응축수받이(30) 및 응축수탱크(60)와, 냉각관으로 냉각수를 순환 공급하는 쿨링타워(40)와, 폐수를 가열하여 챔버(10) 내부로 공급하는 폐수가열부(50)를 구비하고 있다.

이러한 시스템은 가열된 폐수가 챔버(10) 내부를 경유할 때 폐수로부터 발생된 증기는 냉각관의 외주면에 응축되게 되므로 폐수 내 수분이 일정량 저감되며, 나머지 폐수들은 폐수탱크(70)로 회수되고 폐수가열부(50) 및 챔버(10)를 반복 순환하면서 폐수를 증기화하고 응축시켜서 최종적으로 소량의 슬러지(sludge)만을 배출하게 된다.

도 2는 종래 시스템에서 가열된 폐액을 비산시키는 장치를 나타낸 종단면도로써, 농축기를 구성하는 챔버(100)의 내부에 열교환기(도시는 생략함)에서 가열된 폐액을 공급하는 공급관(110)이 설치되어 있고 상기 공급관(110)의 끝단에는 깔대기형태를 이루며 무수히 많은 분사공(121)이 형성된 분사구(120)가 설치되어 있는데, 상기 분사구(120)의 하부에는 스파이어럴 노즐(spiral)(도시는 생략함)을 조립하기 위한 소켓(130)이 구비되어 있다.

그리고 상기 공급관(110)의 상부에는 폐액의 분사에 따라 비말이 발생되는데, 상기 비말의 발생에 따라 형성되는 거품(p)에는 미세한 슬러지가 포함되어 있어 거품(p)이 토출관(140) 측으로 배출되지 않도록 차단하는 데미스터 패드(demister pad)(150)가 설치되어 있다.

따라서 열교환기(도시는 생략함)을 통과하면서 가열된 폐액이 공급관(110)을 통해 챔버(100)의 내부로 공급되어 분사구(120)에 형성된 분사공(121)을 통해 분사됨에 따라 폐액이 증발되어 증기로 변환된 다음 토출관(140)을 통해 다음의 농축기로 순차 이송되므로 폐액으로부터 슬러지를 분리 제거할 수 있게 된다.

(선행기술문헌)

(특허문헌 0001) 대한민국 등록특허공보 10-0449416(2004.09.22.공고)

(특허문헌 0002) 대한민국 등록특허공보 10-1275691(2013.06.17.공고)

(특허문헌 0001) 대한민국 등록특허공보 10-1769949(2017.08.22.공고)

그러나 이러한 종래의 장치는 다음과 같은 여러 가지 문제점이 있었다.

첫째, 폐액의 분사에 따라 비말(거품)이 발생하게 되므로 기화력이 떨어질 뿐만 아니라 거품에 포함된 염분이 데미스터 패드에 달라 붙어 폐액으로부터 증발된 증기의 통과를 저해하므로 데미스터 패드를 1주일에 1번씩 청소를 하여야만 되었다.

이에 따라, 시스템의 가동을 중단시켜야만 되었으므로 폐수처리에 따른 비용이 증가되는 악순환이 계속되었다.

둘째, 데미스터 패드에 형성된 노즐이 막힘에 따라 챔버 내부의 진공압력이 떨어지게 되므로 폐액의 가열온도가 상승되는 결과를 초래하게 되었으므로 폐수처리효율을 떨어뜨리게 된다.

셋째, 폐액에 포함된 슬러지가 분사구에 형성된 분사구를 통과하도록 강한 압력으로 폐액을 분사하여야 되었으므로 시스템의 구동에 따른 에너지 효율이 떨어진다.

본 발명은 종래의 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로써, 토출관의 끝단에 설치되어 폐액을 분사하는 분사구의 구조를 획기적으로 개선하여 분사구를 통해 폐액을 분사하더라도 비말이 형성되지 않도록 하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 분사구를 통해 분사되는 폐액의 분사압력을 떨어뜨리고도 폐액을 안정적으로 분사하여 증발시킬 수 있도록 하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 공급관의 상부에 비산유도판을 플랜지타입으로 교체 가능하게 설치하여 비산유도판을 보다 신속하게 교체할 수 있도록 하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 가열된 폐액의 토출부위가 상부를 향하도록 공급관을 챔버의 내부에 노출되게 설치하고 상기 공급관의 상부에는 지지부재를 이용하여 비산유도판을 이격되게 설치하여 폐액의 토출압력에 의해 폐액이 비산유도판에 부딪혀 챔버의 내벽으로 비산됨에 따라 폐액이 포물선형태로 수막을 형성하는 것을 특징으로 하는 비말 비산방지장치가 제공된다.

본 발명은 종래에 비하여 다음과 같은 여러 가지 장점을 갖는다.

첫째, 가열된 폐액이 비산유도판에 의해 포물선형태를 유지하면서 챔버의 내벽에 부딪히므로 폐액의 비산에 따라 발생되는 거품을 분사되는 폐액의 흐름방향을 따라 챔버의 하부로 유도할 수 있게 된다.

이에 따라, 거품이 데미스터 패드 측으로 상승하는 현상을 방지할 수 있게 되므로 데미스터 패드의 청소주기를 정기점검을 실시하는 1년으로 늘릴 수 있게 된다.

둘째, 비산유도판에 부딪혀 포물선형태로 수막을 형성하게 되므로 폐액의 증발효율을 극대화하게 된다.

셋째, 폐액의 분사에 따라 발생되는 거품이 데미스터 패드 측으로 상승하는 현상을 방지함에 따라 챔버 내부의 진공압력이 떨어지는 현상을 미연에 방지하게 되므로 폐액의 가열온도를 항상 적정한 상태로 유지하게 되고, 이에 따라 폐수의 처리효율을 향상시킬 수 있게 된다.

넷째, 공급관의 토출부위가 완전히 개구되어 있어 폐액의 분사압력을 줄일 수 있게 되므로 전력사용량을 줄일 수 있게 된다.

다섯째, 공급관의 상부에 비산유도판이 플랜지타입으로 교체 가능하게 설치되어 있어 비산유도판을 보다 신속하게 교체할 수 있게 되므로 폐수처리 시스템의 가동효율을 극대화하게 된다.

도 1은 종래의 폐수처리 시스템의 일 예의 구성을 개략적으로 보여주는 도면
도 2는 종래 시스템에서 가열된 폐액을 비산시키는 장치를 나타낸 종단면도
도 3은 본 발명의 구성을 나타낸 종단면도
도 4는 본 발명에 적용되는 비산유도판의 다른 실시 예를 나타낸 종단면도

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.

도 3은 본 발명의 구성을 나타낸 종단면도로써, 본 발명은 가열된 폐액의 토출부위가 상부를 향하도록 공급관(160)이 챔버(100)의 내부에 노출되게 설치되어 있고 상기 공급관(160)의 상부에는 복수 개의 지지부재(170)를 이용하여 비산유도판(180)이 이격되게 설치되어 있어 폐액의 토출압력에 의해 폐액이 비산유도판(180)에 부딪혀 챔버(100)의 내벽으로 비산됨에 따라 폐액이 포물선형태로 수막(190)을 형성하도록 되어 있다.

상기 챔버(100)의 내부로 노출되게 설치되는 공급관(160)은 써포트 플레이트(200)에 의해 챔버(100)에 안정되게 지지되어 있다.

상기 공급관(160)을 통해 토출되는 폐액을 비산시키는 비산유도판(180)을 일 실시 예로 나타낸 도 3과 같이 평판형태로 형성하고 테두리부위에 곡선부(181)를 구비하여 평판부위에 부딪힌 폐액이 곡선부(181)에 의해 방향을 바꾸어 포물선형태로 수막(190)을 형성하도록 되어 있다.

도 4는 본 발명에 적용되는 비산유도판의 다른 실시 예를 나타낸 종단면도로써, 상기 비산유도판(180)을 상면이 볼록한 만곡된 형태로 형성하여 만곡부위에 부딪힌 폐액이 포물선형태로 수막(190)을 형성할 수도 있음은 이해 가능한 것이다.

또한 상기 비산유도판(180)을 공급관(160)의 상부에 지지부재(170)로 이격되게 고정 설치하여도 되지만, 비산유도판(180)을 용이하게 교체할 수 있도록 상기 공급관(160)의 상부와 비산유도판(180)에 고정된 지지부재(170)에 각각 플랜지(210)를 고정하여 비산유도판()을 플랜지타입으로 교체 가능하게 설치하는 것이 보다 바람직하다.

상기 비산유도판(180)에 테프론, 세라믹 등과 같은 코팅층(220)이 구비되어 있는데, 이는 염분이 포함된 폐액을 처리하더라도 비산유도판(180)이 폐액에 의해 부식되는 현상을 방지하여 비산유도판(180)의 수명을 극대화할 수 있도록 하기 위한 것이다.

따라서 열교환기(도시는 생략함)에 의해 가열된 폐액이 펌프(도시는 생략함)의 구동에 따라 토출방향이 상부를 향하도록 설치된 공급관(160)을 통해 토출되면 상기 공급관(160)과 복수 개의 지지부재(170)로 소정의 간격이 유지되게 설치된 비산유도판(180)의 저면에 부딪혀 사방으로 비산됨에 따라 폐액으로부터 거품(p)이 발생된다.

그러나 본 발명은 폐액이 포물선형태를 유지하며 챔버(100)의 내벽에 부딪히면서 수막(190)을 형성함에 따라 발생된 거품(p)이 폐액의 흐름방향을 따라 수막(190)의 하부로 유도되므로 거품이 더미스터 패드(150) 측으로 상승하는 현상을 방지하게 되고, 이에 따라 거품(p)에 포함된 슬러지가 더미스터 패드(150)에 달라붙지 않게 되므로 데미스터 패드(150)의 청소 주기를 2 ∼ 3개월로 늘릴 수 있는 장점을 갖는다.

또한, 폐액이 포물선형태를 유지하며 챔버(100)의 내벽에 부딪히면서 수막(190)을 형성함에 따라 넓은 면적에서 폐액이 증발되므로 폐액의 증발효율을 극대화할 수 있는 장점을 얻을 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 공급관(160)의 토출부위를 통해 폐액이 토출되면서 비산유도판(180)의 저면에 부딪혀 비산될 때 비산유도판(180)에 코팅층(220)이 형성되어 있어 비산유도판(180)을 저렴한 가격의 소재(예를 들어, 철)로 제작하더라도 비산유도판(180)이 부식되는 현상을 방지하는 효과도 기대할 수 있게 된다.

한편, 반복 사용으로 비산유도판(180)이 훼손되어 비산유도판(180)을 교체하고자 할 경우에는 상기 공급관(160)의 상부와 비산유도판(180)에 고정된 지지부재(170)에 각각 플랜지(210)가 고정되어 있어 비산유도판(180)을 보다 신속하게 교체할 수 있게 되므로 비산유도판(180)의 교체에 따른 폐수처리 시스템의 가동중단시간을 최소화할 수 있게 되고, 이에 따라 폐수처리 시스템의 가동률을 극대화할 수 있게 되는 것이다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 상기 상세한 설명에서 기술된 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 챔버 150 : 더미스터 패드
160 : 공급관 170 : 지지부재
180 : 비산유도판 181 : 곡선부
190 : 수막 210 : 플랜지
p : 거품

Claims (5)

1. 가열된 폐액의 토출부위가 상부를 향하도록 공급관(160)을 챔버(100)의 내부에 노출되게 설치하고 상기 공급관(160)의 상부에는 지지부재(170)를 이용하여 비산유도판(180)을 이격되게 설치하여 폐액의 토출압력에 의해 폐액이 비산유도판(180)에 부딪혀 챔버(100)의 내벽으로 비산됨에 따라 폐액이 포물선형태로 수막(190)을 형성하는 것을 특징으로 하는 비말 비산방지장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 비산유도판(180)을 평판형태로 형성하여 비산유도판(180)의 테두리부위에 곡선부(181)를 구비한 것을 특징으로 하는 비말 비산방지장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 비산유도판(180)을 상면이 볼록한 만곡된 형태로 형성한 것을 특징으로 하는 비말 비산방지장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 공급관(160)에 비산유도판(180)을 플랜지(210) 타입으로 교체 가능하게 설치한 것을 특징으로 하는 비말 비산방지장치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 비산유도판(180)에 코팅층(220)이 구비된 것을 특징으로 하는 비말 비산방지장치.
   

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