KR950007391B1 - 소각 시스템 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

소각 시스템

제1도는 본 발명에 따른 소각 시스템의 사시도.

제2도는 제1도에 도시된 소각 시스템의 개요도.

제3도는 제1도에 도시된 소각 시프템의 부분절개 평면도.

제4도는 제3도의 선 4-4의 단면도.

제5도는 제1도의 소각 시스템의 측면도.

제6도는 제1도에 도시된 소각 시스템에 사용된 열교환기관과 흡출슬리브의 개략도.

제7도는 본 발명에 따른 열교환기관-흡출슬리브 구조물의 다른 실시예를 도시하는, 제6도와 유사한 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 하우징 12 : 입구 플랜지

16 : 열교환기관 18 : 출구 플랜지

20 : 연소실부 24 : 열교환기실부

28 : 댐퍼 30 : 우회덕트

48 : 연소실 50 : 버너

54 : 배플

본 발명은 열교환기 시스템에 관한 것으로, 특히 유기성 증기 또는 그와 유사한 것을 소각시키기 위한 시스템에 유용한 열교환기 시스템에 관한 것이다.

유기성 증기는 공기오염을 방지할 수 있도록 열소각(또는 열산화)에 의해 처리하는 것이 바람직할 때가 많다. 이러한 시스템에 있어서, 유기성 증기는 연소처린된 후 약 760℃(1400℃)의 온도로 방출되며, 이 고온의 소각 방출물은 바람직하게 열교환기내에 유입되는 희석 증기 혼합물을 예열시키는데 사용되어 공정을 수행하는데 요구되는 연료의 양을 절약할 수 있게 된다. 이러한 시스템에 있어서, 열교환기를 통해 공급되는 증기 혼합물의 압력은 비용의 증가 및 효율 감소 등과 같은 요인으로 인해 최고 온영역에 팬(fan)또는 다른 가압장치를 설치하는 것이 바람직하지 않기때문에 연소실의 배기물의 압력보다 높게 유지된다. 이러한 시스템에 있어서, 만일 열교환기에 누출이 발생하게 되면, 타지 않은 고압의 증기가 연소실의 배기측내로 유입되어 (짧은 순환경로를 따라)불완전하게 산화되고, 이에 따라 증기보다 유해하고 오염도가 큰 알데히드를 형성하게 된다.

본 발명에 따르면, 연소실을 형성하는 구조물과 열교환기를 형성하는 구조물을 포함하는 열교환기-연소실 구조물이 제공된다. 열교환기실에는 유입관 다발이 배치되어 있는데, 이유입관 다발의 출구는 연소실로 개구되어 있다. 연소실로부터 방출된 연소생성물은 유입관들은 거치면서 열교환을 이루게 된다. 유입관의 외경보다 큰 내경을 갖는 흡출슬리브 다발이 열교환기실과 연소실 사이에 위치된 분할구조물에 고착되어 있는데, 각 흡출슬리브는 열교환기의 출구단을 수용함과 동시에 슬리브내에서의 열교환기관의 길이방향 이동(일례로, 열팽창으로 인한)을 가능하게 한다. 상기 열교환기관을 통한 유입증기의 흐름에 의해 슬리브내에서 압력이 열교환실내의 배기개스의 압력보다 낮게 감소하게 되고, 이에 따라 연소생성물의 소량부분이 흡출관을 통해 연소실내로 귀환하는 재순환 흐름이 발생된다.

본 발명의 적합한 실시예에 있어서, 흡출관의 출구단을 슬리브내에 수용된 관의 단부를 넘어 적어도 일외경에 해당하는거리만큼 연장된다. 공급관의 형상은 적용상태에 따라 달라지게 되며, 특정의 실시예로서 직선형의 측면을 갖게 하거나 출구단의 칫수를 작게 할 수도 있을 것이다. 또한, 특정의 실시예로서 각 흡출슬리브의 입구단은 압연시일에 의해 열교환기-연소실 분할벽에 고착되고, 상기 슬리브는 열교환기관의 출구단으로부터 직경의 4배에 해당하는 거리이상 연장되지 않게 되어 있으며, 상기와 유사하게 각 열교환기관도 압연시일에 의해 열교환기실 벽의 입구벽에 고착되어 있다. 열교환기실내의 배플은 열교환기실을 우회하여 흐르게 할 수 있도록 평행한 우회통로 댐퍼 구조물과 함께 제공되어 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관해 상세히 설명한다.

제1도에 도시된 소각 시스템은 입구 플랜지(12)를가진 하우징(10)을 포함하고, 있으며 상기 입구 플랜지(12)에는 다발로 된 열교환기관(16)의 입구단(14)들이 노출되어 있다. 소각 시스템은 또한 출구플랜지(18)와 연료개스 입구(22)가 형성된 연소실부(20)와, 관(16)들이 배치된 열교환기실(24)를 포함하고 있다. 상기 열교환기실부 (24)에는 열교환기실(24) 또는 우회덕트(30)(제2도)를 통한 배기 개스흐름을 제어하는 댐퍼(28)를 작동시키기 위한 제어기(26)가 설치되어 있다. 하우징(10)은 약 8.2 m(27ft)의 길이와, 연소실단부에서 약 3m(10ft)의 높이와, 입구단에서 약 2.1m(7ft)의 높이와 약 2.3m(7.5ft)의 폭을 가지고 있다.

제2도에 도시된 바와같이, 부호 ″40″으로 개략적으로 표시된 웨브건조 처리장치로부터의 증기는 관(42)와 송풍기(44)를 거쳐, 소각 시스템의 입구 플랜지(12)에 고착된 커플링(46)으로 이송된다. 증기 혼합물은 열교환기관(16)을 통해 버너(50)가 장착된 연소실(48)내로 유입되게 된다. 연소실(48)로부터 배기되는 개스는 경로(52)를따라 이동하면서 배플(54)들에 의해 정해진 경로를 따라 관(16)들의 주위를 거치면서 열교환기실(48)을 통해 귀환하게 되며, 그 뒤에는출구 플랜지(18)에 고착된 커플링 (56)과 배기굴뚝(58)을 통해 대기로 방출되게 된다.

이하, 제3도 내지 6도를 참조하여 소각 시스템을 더욱 상세히 설명한다. 소각 시스템은 158개의 스테인레스강관(16게이지의 벽두께와 2인치의 외경을 가짐)으로 된 관다발을 포함하는데, 상기 강관은 약5.49m(18ft)의 길이를 가지고 있고, 그의 입구단 (60)은 입구측 열교환기벽(62)내에 압연고정되어, 그 벽에 대해 밀폐를 유지하고 있다. 상기 관들은 배플판(54) 및 출구측 열교환기벽(64)를 통해 연장된다. 각 관(16)는 벽(64)를 넘어 약 5cm(2인치)의 거리만큼 연장되어 있다. 출구측 열교환기벽(64)에는 출구 또는 흡출슬리브(70)이 고착되어 있는데 상기 흡출슬리브(70)는 제6도에 도시된 바와같이 벽(64)에 압연 고정되어, 그 벽에 대해 밀폐를 유지하고 있다. 각각의 흡출슬리브(70)는 스테인레스강으로 형성되며, 16게이지의 벽두께와 약 5.7cm(2.25인치)의 외경 및 약 15.2cm(6인치)의 길이를 가지고 있다. 벽(64)는 버너(50)(맥손 컴버스티퓸의 버너 모델 LV)이 배치된 연소실(48)로부터 열교환기실 (24)을 분리시킨다. 열교환기실(24)과 연소실(48)에는 화벽구조물(80)과 단열재(8 2)가 라이닝되어 있으며, 분할벽(84)는 열교환기실(24)을 우회덕트(30)로부터 분리시킨다.

제6도에는 열교환기관-흡출슬리브 구조물이 보다 상세하게 도시되어 있다. 작동시에, 처리기(40)으로부터의 증기는 송풍기(44)에 의해 관(16)내로 약 12,000sc fm까지의 가변 흐름율로 압력하로 이송되어, 연소실(48)의 입구에서 분당 약 2,400 m(8,000ft)의 방출속도(고온개스를 기준으로 한 것임)를 가지게 된다. 증기는 연소실 (48)에서 소각처리를 받게되며, 이에 의한 연소생성물은 약 2.54cm(1인치)의 수압및 약 1,380℃(1,400℉)의 온도로 연소실(48)로부터 방출되며, 배플(54)에 의해 정해진 경로를 따라 열교환기실(24)를 통해 출구 커플링(56)및 굴뚝(58)로 방출되게 된다.

제6도에서 알 수 있는 바와같이, 각 흡출슬리브(76)의 내면(92)와 관(16)의 외면 사이에는 관(16)으로부터의 증기의 고속방출(화살표(90)으로 표시됨)로 인해 압력 감소영역이 형성된다. 관(16)가 흡출슬리브(76)는서로 미끄럼 끼움형식으로 결합되어 있다. 이에 의해 연소생성물의 소량부분을 연소실(48)내로 귀환시키게 하는 재순환경로가 제공되며, 유입개스의 짧은 순환흐름을 차단하고 열교환기관(16)에 대한 열팽창르 보상시키게 하는 효과적인 동적시일이 제공된다.

제7도에 도시된 다른형의 열교환기 구조물에 있어서, 관(16')은 제트(90')의 방출증기의 속도증가를 제공할 수 있도록 직경이 감소된 단부(96)를 가지고 있으며, 이의 의하여 각 흡출슬리브(70')와 열교환기관(16') 사이에 유사한 압력감소 영역이 제공되어, 생성물이 열교환기실(24')로부터 흡출슬리브(70')를 통해 소각용의 연소실(48')로 흡인되게 된다.

지금까지 본 발명의 실시예에 관해 설명하였으나 본 발명은 이에 국한되지 않고 특허청구 범위에 기재된 바와 같은 발명의 범위내에서 변경이 가능할 것이다.

Claims (10)

1. 입구 및 출구를 갖는 연소실 구조물과 그 연소실 구조물의 연소실내에 배치된 버너 구조물과, 열교환기실을 가지고 있는 열교환기 구조물과, 상기 열교환기실과 상기 연소실 사이에 배치된 분할 구조물과, 상기 열교화기실과 연소실 사이에서 상기 분할 구조물에 고착된 흡출슬리브로 구성되고, 상기 열교환기 실내에는 상기 분할 구조물에 위치된 연소실 입구까지 연장되는 관다발이 배치되어 있으며, 상기 열교환기실은 연소실로부터 방출된 연소생성물을 열교환기실을 통과시킴과 동시에 상기 관다발 위를 거치면서 그와 열교환을 이루게 하기 위해 상기 연소생성물을 열교환기실내로 유입할 수 있도록 연소실의 출구에 연결된 입구와 열교환기실로부터 연소생성물을 방출시키기 위한 출구를 가지고 있고, 각각의 상기 흡출슬리브는 상기열교환기관의 출구단을 미끄럼 끼움식으로 수용하여 상기 열교환기관이 흡출슬리브내에서 길이방향으로 자유롭게 열팽창할 수 있게디며 연소생성물의 소량부분을 상기 흡출슬리브를 통해 소각용의 상기 연소실내로 흡출시킬 수 있도록 상기 흡출슬리브의 압력을 열교환기실의 배기 개스 압력보다 낮게 감소시키기 위해 상기 흡출슬리브내에 압력감소 효과를 발생시키기에 충분히 높은 속도로 증기를 상기 열교환기관을 통해 상기연소실내로 이송시키기위한 수단이 설치되는 것을 특징으로 하는 소각 시스템.
2. 제1항에 있어서, 각각의 열교환기관의 출구단이 상기 흡출슬리브내로 적어도 일관직경에 해당하는거리만큼 연장되어 있고, 상기 흡출슬리브는 상기 열교환기관의 출구단을 넘어 적어도 일관직경에 해당하는 거리만큼 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 소각 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 각각의 상기 흡출슬리브가 그 내부에 위치한 열교환기관 출구단 직경의 4배에 해당하는 거리까지 연장되는 것을 특징으로 하는 소각 시스템.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 열교환기들이 거의 전길이에 걸쳐 균일한 단면 칫수를 갖는 것을 특징으로 하는 소각 시스템.
5. 제1항또는 제3항에 있어서, 흡출슬리브내에 위치한 열교환기관들의 일부의 단면 칫수가 감소되어 있는 것을 특징으로 하는 소각 시스템.
6. 제1항 또는 제5항에 있어서, 열교환기 구조물이 열교환기관의 입구단들이 고착된 입구에 헤더벽과, 흡출슬리브의 입구단들이 고착된 출구 헤더벽을 포함하는것을 특징으로 하는 소각 시스템.
7. 제6항에 있어서, 열교환기관의 입구단이 상기 입구 헤더벽에 고착되고, 흡출슬리브의 입구단은 압연금속시일에 의해 상기 출구 헤더벽에 고착되는 것을 특징으로 하는 소각 시스템.
8. 제1항또는 제2항에 있어서, 각 열교환기관의 출구단이 상기 흡출슬르브내로 적어도 일관직경에 해당하는 거리만큼 연장되어 있고, 각각의 상기 흡출슬리브는 그 내부에 위치한 열교환기관의 출구단을 넘어 관직경의 1내지 4배에 해당하는 거리만큼 연장되어 있는 특징으로 하는 소각시스템.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연소실로부터의 연소생성물을 열교횐기실을 통과하면서 상기 열교환기관위를 거치게 하기 위한 꾸불꾸불한 통로를 제공할 수 있도록 상기 열교환기실에 설치되는 배플 구조물과, 상기 꾸불꾸불한 통로를 우회하는 통로를 형성하는 구조물과 상기 연소실 출구로부터 상기 우회통로 및 꾸불꾸불한 통로를 거쳐 열교환기 출구까지의 연소생성물의 흐름을 선택적으로 제어하는 댐퍼구조물을 구비하는 것을 특징으로하는 소각 시스템.
10. 제9항에 있어서, 상기 열교환기 구조물이 상기 열교환기의 입구단이 압연금속시일에 의해 고정되는 입구 헤더벽과 , 상기 흡출슬리브의 입구단이 압연금속시일에 의해 고정되는 출구 헤더벽을 포함하고, 상기 각각의 열교환기관의 출구단은 적어도 일관직경에 해당하는 거리만큼 그 흡출슬리브내로 연장되고, 각각의 상기 흡출슬리브는 그 내부에 위치한 열교환기관이 출구단을 넘어 관직경의 1 내지 4배에 해당하는 거리만큼 연장되는 것을 특징으로 하는 소각시스템.

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