KR860000243B1 - 고온(高溫) 상태의 오염가스를 처리하는 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

고온(高溫) 상태의 오염가스를 처리하는 방법 및 그 장치

제1도는 본 발명의 방법에 의한 장치의 종단면도.

제2도는 제1도의 a부분의 확대단면도.

제3도는 제2도의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

31 : 튜우브 35 : 구동부재

34 : 세척부재 36 : 구동부재

A, B : 가스의 흐름방향 37 : 유입박스

본 발명은 고온 상태의 가스, 즉 주로 농축할 수 있는 오염물질에 오염되면, 실제로 대부분의 경우 가스를 정화시킴과 동시에 열을 회수하기 위하여 공기를 구성하고 또 정화장치에 의해 오염물을 분리 제거시키는 가스를 처리하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 대부분 제조업 분야에 있어서는 다량의 오염가스가 발생되어 이 가스를 높은 온도로 가열시킴으로써 여기서 열을 회수시키는 것이 필요할 때가 자주있다. 대부분 실제의 경우 주로 공기로 구성된 그 가스에 존재하는 오염물질에는 플라스틱공업, 표면처리공업, 방직공업 또는 제지공업등의 처리공정에서 발생하는 응축할 수 있는 오염물질등 여러가지의 종류가 있다.

이와 같은 오염물질을 가스상매체에서 충분하게 분리시키는데는 기술적으로 어려움이 있다는 것은 대부분의 오염물질에서 공통적으로 갖고 있다.

그 이유는 이들 오염물질의 물리화학적 특성때문이거나 오염물질을 분리 제거시킨 후 이들 오염물질의 분리에 사용되는 장치에 중대한 오염처리 문제가 발생하여 그 장치로는 만족하게 처리되지 않기 때문이다. 특히, 이와 같은 문제는 응축및 냉각된 상태에서 그 사용한 장치의 표면에 점도가 높고 접착력이 높은 오염물질을 가질 경우이다. 그 결과, 이와같은 상태에서의 정화(淨化)처리는 현재까지 실시하고 있으나 이것은 극심한 환경문제를 일으키지 않고 외부로 그 가스를 내보내도록 함으로써 가능하였다.

이와 같은 목적에 사용되는 열교환기에 있어서 어려운 오염문제가 있기 때문에 실재적인 열회수는 불가능하였다. 종래에는 그 분리표면이 글라스(glass)로 된 분리기를 사용하여 앞서 설명한 오염문제의 해결에 노력하였다.

이와 같은 착상은 글라스가 존재함으로써 그 글라스에 부착된 오염물질의 접착력이 빈약하게 되어 그 분리장치가 갖고 있는 문제점을 충분히 해결할 수 있다는 점에 있다. 그러나 실제로, 이와 같은 타입의 장치의 작용효과는 좋지 않으며 대부분의 경우 자주 그 분리장치를 분해 및 세척을 해야할 필요가 있다.

본 발명은 고온가스에 의해 운반한 응축할 수 있고 처리하기가 어려운 오염물질을 분리시킴과 동시에 광범위하게 열회수를 하며 장기간에 걸쳐 그 처리장치를 조작할때 그 장치의 작동 효과를 충분히 지속시킬 수 있게 고온하의 가스, 주로 공기를 처리하는 방법 및 장치를 제공함으로써 앞서 설명한 문제점을 해결하는데 그 목적이 있다. 이와같은 목적은 본 발명에 의해 첨부된 청구범위의 기술적 특징을 가진 방법 및 장치를 사용함으로서 달성할 수 있다.

이하 첨부도면에 따라 본 발명을 구체적으로 설명한다. 제1도 내지 제3도의 장치에서는 본 발명에 의한 방법을 실시하기 위한 장치를 나타낸 것으로 열회수와 동시에 응축하고 또 그 처리 장치를 조작하면서 그 가스에서 분리된 오염물질을 제거시킴으로써 가스를 정화하도록 구성되어 있다.

제1도 내지 제3도의 장치에서는 실제로 공기가 주로 구성된 대부분의 경우 정화된 가스는 화살표 A 및 B의 방향으로 그 장치를 통하여 흐르며, 그 흐름은 도면에 나타내지 않는 셀(Shell)등에 의해 안내된다.

제1도에서와 같이 이 장치는 회수 튜우브(Collecting tube)(29)의 수평저부그룹(Group)과 회수튜우브(30)의 상부그룹으로 구성되어 있어 그 회수튜우브 (30)은 그 저부그룹의 회수튜우브(29)에 평행하게 형성되어 있다. 그 회수 튜우브(29)와 그 회수 튜우브(30)은 서로 일정한 거리에서 화살표 A 및 B로 표시된 가스의 흐름방향과 수직으로 배열되어 있다.

수직으로 설치한 열교환 튜우브(31)은 상부의 회수튜우브 (30)와 하부의 회수 튜우브(29)사이에 구성되어 있으며, 그 수직상의 튜우브(31)은 그 회수 튜우브(29)(30)를 통하여 각각 접속되어 지그재그형 유로를 형성한다.

그 회수 튜우브(29)(30)의 종방향으로는 그 튜우브(31)의 평행열을 서로 배열하고, 이와 같이 서로다른 지그재그형 유로가 그 회수 튜우브(29)(30)에 의해 서로 평행하게 배열되어 있다. 역류방식(Counter Current Principle)에 의해 실시되는 장치를 구성하기 위하여 제1도의 좌측에서 가장먼 하부의 회수튜우브(29)는 열회수매체유입구(Inlet for heat recovering medium) (도시생략)를 구성하고 있다.

제1도의 우측에서 가장먼 상부의 회수튜우브(30)은 그 대응되는 유출구 (도시생략)을 구성한다. 그 회수튜우브는 제1도에 도시되지 아니한 방법으로하여 종부분(從部分)(32)를 구성하는 지지배열장치(Support Arrangement)에 고정되어 있다. 또, 회수판(Collecting Plate)은 하부의 회수튜우브(29)아래에 배치되어 있어 그 회수판은 플랩(flap)(33)의 형상으로 배치되며, 이 플랩(33)은 자동적으로 개방될 수 있고 그 플랩의 작동을 다음에 구체적으로 설명한다.

본 발명의 장치는 그 튜우브(31)과 그 튜우브(29)(30)을 배열시킴으로써 가스의 흐름에 대하여 직교류(cross current)와 역류(Counter current) 방식을 병합하여 작동한다.

가장 바람직한 난류(turbulence)는 그 튜우브(31)를 통과하는 A방향에서 B방향의 공기흐름으로 형성되며, 이것은 다음의 두가지 관점에서 바람직하다. 즉 첫째로 그 튜우브(31)을 따라 흐름을 가지는 경우보다 공기와 그튜우브(31)사이의 열전달을 개량시켜 발생한 난류에 의해, 또 둘째로, 예로서 에어졸과 같이 존재하는 오염물질을 더 크고 분리가 더 용이한 입단의 덩어리 형상으로 되게 함으로써 분리를 개량시키는 나류에 의해서 바람직하게 공기의 흐름이 형성된다.

그 장치를 조작할때에는 오염된 고온 공기가 화살표 A방향으로 유입되어 그 공기는 두 그룹의 회수튜우브(29)(30)사이에 배열된 열교환튜우브(31)의 난류발생 그리드(grid)를 통하여 흐르도록하며 동시에 열흡수매체는 그 튜우브(31)을 관통하도록하여 그 매체가 그 고온 공기로부터 열을 회수하며 따라서 그 고온공기의 온도가 감소된다.

이때 공기에 의해 운반된 응축할 수 있는 오염물질은 액상으로 (또는 고상으로 승화됨) 응축되어 그 튜우브(31)에 부착(deposit)된다.

그리고, 그 고온 공기는 정화되어 그 온도에서 응축할 수 있는 실질적인 오염물질을 더이상 포함하지 않는다. 알맞게 유체가 흐르는 그 튜우브(31)상에서 부착되어 있는 이와 같은 오염물질은 그 튜우브(31)를 따라 그리고 하부의 튜우브(29)사이로 흘러내려 그 회수판(33)에 침전된다.

본 발명의 실시예에는 조작이 어려운 오염물질, 즉 부착이 강하고 점도가 큰 오염물질의 분리를 구체적으로 나타낸 것이다. 그 튜우브(31)를 효과적으로 세척시키는데는 장시간 그 장치의 조작을 충분히 유지시키는 것이 필요하다. 이와 같은 목적에서, 본 발명의 장치는 기계적이며 열적인 병합세척장치를 가지며 그 장치의 구체적인 내용을 제2도 및 제3도에서 설명한다. 제2도 및 제3도에서와 같이 수직상의 튜우브각각은 세척부재(Cleaning member)(34)를 구성하며, 이 부재(34)는 그 튜우브의 길이에 따라 상하로 변위(變位)할 수 있다. 위부재(34)는 와셔(Washer)의 형상을 가지며 그 중심구멍이 그 튜우브(31)에 적합하게 설정되어 그 튜우브에 따라 변위를 자유롭게 하며 동시에 그 튜우브를 따라 스크레이핑(Scraping)작용을 효과적으로 지속할 수가 있다. 그 수직상의 튜우브(31)를 따라 와셔를 작동하는 구동부재들이 그 튜우브(31)의 인접열(Adjacentrows) 각쌍사이에 배치되어 있고, 위 부재들은 상부그룹의 구동부재(35)와 하부그룹의 구동부재(36)을 형성하며, 이들 구동부재(35)(36)은 수직상의 튜우브(31)사이의 공간을 거의 차지하는 폭을가져 작동하지 않을때 그 세척부재(34)는 하부 그룹의 구동부재(36)상에 위치한다.

수직상의 튜우브(31)의 외측에 있는 단부에서 상하 그룹의 구동부재(35)(36)이 이들의 선단에 있는 회수박스(Colecting Box)(37)에 연결되어 있다.

그 수직상의 튜우브(31)의 외측에서 그 회수박스(37)의 단부가종 (A 및 B화살표 방향으로)비임(beams)(도시생략)에 의해 서로 연결되어 견고한 구조를 형성한다. 또, 구동부재(35)(36)사이의 정확한 거리를 유지하고, 또 그 구조의 강성(stiffness)을 높이기 위하여 캠 형상의 틈매꿈 보강부재(stiffening and distance member)(43)가 유로(flow path) A-B를 따라서 서로간에 일정한 거리에서 배치되어 있다. 그 틈메꿈 부강부재(43)은 하부의 구동부재(36)과 협동하여 배치된 하부그룹을 구성하여 이 그룹의 틈메꿈 보강부재는 그 구동부재에 수직으로 배치되고 또 그 튜우브(31)의 인접열사이의 공간내에 배치되어 있다. 또, 그 룹메꿈 보강부재(43)은 톱니상부재(dentation)(44)를 구성하여 그 톱니상부재는 적당하게 위치한 인접구동부재사이의 공간에 형성하고 그 구동부재의 휨(bending)을 방지하도록 한다. 상부 그룹의 그 틈메꿈보강부재(44)는 상부의 작동부재(35)와 협동하여 배치되고 그 부재(44)는 하부그룹의 대응하는 부재상에 직선상으로 배치되어 그전체가 유사한 작용을 한다.

가급적 큰 열교환 및 부착면을 얻기 위하여 그 수직상의 튜우브는 가늘어야 하며 벽은 엷어야 한다. 실제로, 그 튜우브(31)은 부분적으로 열적변형을 하며 또 제작상의 허용오차가 있으므로 그 튜우브의 전장(全長)에 따라 직선으로 또는 그 튜우브가 위치한 그대로 유지시킬 수 없다. 결과적으로 볼때, 그 튜우브 촉선에 수직인 평면에서 광범위하게 충분히 자유자재로 그 세척부재(34)가 작동하는 것이 가장 중요하다.

이와 동일하게, 그튜우브와 구동부재(35)(36)사이의 거리와 그 튜우브와 그틈메꿈보강부재사이의 거리는 충분히 크게 유지시키는 것이 중요하다.

위에서 설명한 구동부재를 수직으로 변위시킴으로써 그 세척부재(34)는 수직상의 튜우브(31)를 따라 항상 변위됨과 동시에 항상 측방향으로 작동하도록 하며, 이것은 수직상의 튜우브(31)의 파손을 방지하도록 하는 것이 중요하다.

그 튜우브(31)의 기계적인 세척이외에 열세척을 하기위하여 그 구동부재(35)(36)은 튜우브, 바람직하게는 4각형상의 튜우브를 구성하며 그중 적어도 하부튜우브에는 각 수직상의 튜우브(31) 전면에 노즐구멍(38)를 형성한다. 또, 그 회수박스(37)에는 경우에 따라서 증기나 용매용 유입구(42)를 구성하여 적어도 하부의 구동부재(36)와 흐름연결(flow connection)을 한다. 수직상의 튜우브(31)를 따라 그 세척부재(34)를 변위하도록 하기위하여 지지간(support structure)(32)가 수직스크류(39)를 지지하며 그 회수박스(37)을 구성하는 프레임은 그대응하는 너트(40)을 구성하고 있다. 그수직 스크류(39)는 그 장치의 각단부에 위치되고, 그 구동부재(35)(36)을 가진 프레임은 그 수직 스크류가 동기회전(同期回轉)을 함으로써 그 수직튜우브(31)의 종방향으로 변위시킬 수 있으며, 그 구동부재는 그 튜우브를 따라 그 세척부재(34)를 압압한다. 이와 동시에 노즐(38)은 수직상의 튜우브(31)를 따라 작동한다. 대부분의 경우 증기, 용매 또는 부착된 오염물질은 수직상의 튜우브를 세척하는 동안 그 가스나 공기장치로 들어가지 않게 하는 것이 중요하다.

이와 같이 구성하기 위하여 본 발명에 의한 장치는 그 수직상의 튜우브(31)열 각각의 유입구 앞과 유출구 뒤에 배치된 플루우댐퍼(flue dampers) (도시생략)를 구성하여 그 댐퍼가 플루우(flue)와 회수판을 포위하며, 플랩(flap)(33)은 개방되어 지지간(32)에 힌지(hinge)되고 프레임에 연결된 지선(stay)(41)에 의해 접속되어 있다. 그 결과, 그 조작면을 청소하는 장치로 유입되는 증기나 기타 유체가 수직튜우브를 세척하는 이외에 플랩(33)을 따라 흘러 그 플랩(33)을 세척한다. 오염공기와 기타 가스가 앞서 설명한 바와 같이 A 및 B의 화살표 방향으로 그 장치를 통과하여 흐를때, 그 공기와 기타가스가 각각 수직상의 튜우브(31)를 통과할때에는 격렬한 난류를 형성하고, 동시에 그 온도는 그 튜우브(31)를 통하여 순환되는 열회수유체로 열을 전달함으로 감소된다.

이와같이 하여 역류방식과 직교류방식을 병용하도록 구성한다. 온도가 감소되므로, 응축할수 있는 오염물질은 고상 또는 액상으로 되고 강력한 난류는 그 응축할 수 있는 오염물질의 입자가 큰 단립의 덩어리형상을 한 오염물질로 형성된다. 그다음 이와 같이 큰 입단의 덩어리는 수직상튜우브(31)에 부착된다.

그 공기가 장치를 통과한 다음, 그 장치의 온도가 감소되며, 열회수매체의 온도는 이에 대응하여 증가된다. 그 가스의 처리를 연속적으로 하기 위하여 수직상의 튜우브에 부착된 오염물질을 일정한 간격으로 긁어내어 충분히 세척을 한다. 본 발명은 다음의 청구범위 내에서 여러가지로 변형이 가능하다.

Claims (9)

1. 고온 가스에서 열을 회수하고 응축할수 있는 오염물질을 포함하며 동시에 상기 가스에서 상당량의 상기 오염물질을 제거시키는 방법에 있어서, 상기 가스에서 열전달면을 가진 장치를 통하여 열회수용 유체로 열을 전달시켜 상기 가스를 냉각시키고, 상기 냉각 작용에 의해 상기 가스에 있는 오염물질을 고상 또는 액상 상태로 이동시키며, 상기 가스가 상기 냉각 작용에 의해 발생한 에어졸 형태로 상기 가스중에 있는 오염물질을 입단의 덩어리 형상으로 촉진시키는 난류를 형성하게 하여 상기 오염물질을 상기 열전달면에 부착시키며, 상기 열전달면은 부착된 오염물질을 세척시킴을 특징으로 하는 고온상태의 오염가스를 처리하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 열회수용 유체는 서로 연속하여 배열된 다수의 그룹(groups)으로된 평행한 흐름도관을 통하여 흐르고, 상기 유체는 상기 가스흐름에 대하여 가로 세로 방향으로 상기의 서로간에 평행한흐름도관을 통하여 흐르도록 함을 특징으로 한 상기 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 열전달면에 부착된 상기 오염물질을 기계적으로 제거시킴을 특징으로 한 상기 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 부착된 오염물질을 열처리에 의해 제거시킴을 특징으로 한 상기 방법.
5. 고온 가스흐름차넬(Channel)을 구성시켜 상기 흐름 차넬이 열회수용 유체의 도관시스템을 포위하고 상기 시스템이 상기 흐름차넬을 통과하는 가스와 접촉하는 열전달면을 가진 장치에 있어서, 상기 열전달면은 다수의 열전달 튜우브(31)의 표면으로 구성하고, 상기 튜우브는 상기 흐름차넬을 통하여 상기 가스의 흐름(A-B)방향에 대하여 세로방향(수직)으로 배열시키며, 상기튜우브(31) 각각은 세척부재(34)를 구동부재(35)(36)에 의해 수직방향으로 상기 튜우브에 따라 왕복운동으로 이동될 수 있도록 구성함을 특징으로 한 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 열전달 튜우브(31)은 서로 평행하며 상기가스의 흐름(A-B)방향을 가로 및 세로 방향으로 서로 수직열(row)로 배치시키고, 상기 가스흐름 방향을 가로로 배열한 열(row)의 상기 튜우브가 서로 연속해서 접속시켜 구성함을 특징으로 한 장치.
7. 제6항에 있어서, 상하부 구동부재(35)(36)이 상기 튜우브(31)의 각 가로(A-B) 열사이에 배치되어 상기 세척부재(34)와 협동하며 상기 세척부재(34)는 상기 튜우브를 포위하는 와서(Washers)의 형상으로 구성함을 특징으로 한 상기 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 구동부재(35)(36)은 세척용 유체유입박스(inlet box)(37)에 접속되고, 상기 유입박스(37)은 다수의 튜우브(31)을 구성한 상기도관 시스템의 외측에 배치되어 상기 구동부재중 하부 구동부재(37)은 상기 유입박스(37)을 통하여 유입된 세척용 유체의 유출구(38)을 구성시킴을 특징으로 한 상기장치.
9. 제5항 내지 제8항중 어느 한항에 있어서, 상기 세척부재(34)는 상기 튜우브(31)의 수직방향에서 정상으로 안내되나 상기 튜우브(31)의 수직방향에 수직인 방향으로 이동하도록 풀어주어 상기 튜우브(31)에 의해 수직인 방향으로만 안내가 되도록 구성함을 특징으로 한 상기 장치.

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